Индия успешно посадила луноход на южном полюсе Луны: что это значит для науки и будущего космоса

Миссия «Чандраян-3» — это третья индийская лунная экспедиция, которая была запущена 14 июля 2023 года с целью исследовать южный полюс Луны. Это область, где обнаружены запасы водяного льда, который может быть использован для производства кислорода, топлива и воды для будущих лунных миссий или колонизации. Миссия состоит из двух частей: орбитального аппарата, который остается на лунной орбите, и посадочного модуля с луноходом, которые спускаются на поверхность Луны.

Орбитальный аппарат «Чандраян-3» имеет массу около 2,4 тонны и несет на борту восемь научных приборов, которые изучают лунную геологию, минералогию, топографию, экзосферу и радиацию. Он также осуществляет связь между Землей и посадочным модулем. Орбитальный аппарат должен работать не менее года на круговой орбите высотой 100 км над Луной.

Посадочный модуль «Викрам» имеет массу около 1,5 тонны и несет на борту четыре научных прибора, которые изучают лунную плазму, тепловые свойства грунта, сейсмическую активность и лазерную локацию. Посадочный модуль должен работать не менее 14 земных суток (один лунный день) на поверхности Луны. Он совершил мягкую посадку в районе кратера Симпелий 23 августа 2023 года в 20:30 по Гринвичу. Это была первая успешная посадка Индии на Луне и первая посадка в полярном регионе Луны.

Луноход «Прагьян» имеет массу около 26 кг и несет на борту два научных прибора, которые измеряют элементный состав грунта и пород с помощью лазерного и альфа-рентгеновского спектроскопии. Луноход должен работать не менее 14 земных суток (один лунный день) и перемещаться по поверхности Луны со скоростью до 1 км/ч. Он выехал из посадочного модуля через четыре часа после посадки и начал свое исследование.

Миссия «Чандраян-3» является продолжением предыдущей миссии «Чандраян-2», которая была запущена в 2019 году, но потерпела неудачу при попытке посадки на Луну. Миссия «Чандраян-3» использует аналогичные посадочный модуль и луноход, но улучшенные с учетом ошибок прошлого опыта. Миссия «Чандраян-3» стоила около $75 млн, что значительно меньше, чем стоимость других лунных миссий других стран.

Миссия «Чандраян-3» еще продолжается, и ученые надеются получить много новых данных и открытий о Луне. Однако уже сейчас можно сказать, что миссия достигла нескольких важных результатов:

1. Миссия стала первой, которая успешно посадила посадочный модуль и луноход в районе южного полюса Луны, где обнаружены запасы водяного льда. Это может иметь большое значение для будущих лунных миссий или колонизации, так как вода может быть использована для производства кислорода, топлива и питьевой воды.
2. Миссия стала четвертой в мире, которая совершила мягкую посадку на Луне, после США, СССР и Китая. Это демонстрирует высокий уровень технологического развития и научного потенциала Индии в космической сфере.
3. Миссия стала самой дешевой лунной миссией в истории, стоившей всего около 75 миллионов долларов. Это значительно меньше, чем стоимость других лунных миссий других стран. Например, американский проект «Артемида», который планирует вернуть людей на Луну к 2024 году, оценивается в 28 миллиардов долларов. Это показывает, что Индия способна совершать сложные и инновационные космические полеты с относительно небольшим бюджетом.

Кроме того, миссия «Чандраян-3» продолжает изучать лунную геологию, минералогию, топографию, экзосферу и радиацию с помощью различных научных приборов на орбитальном аппарате, посадочном модуле и луноходе. Ученые ожидают получить более подробную информацию о составе и свойствах лунного грунта, особенно в районе южного полюса. Также они надеются обнаружить следы тектонической и сейсмической активности на Луне, которая может свидетельствовать о ее внутренней структуре и эволюции. Еще одна цель миссии — изучить лунную экзосферу, то есть очень разреженную атмосферу Луны, которая состоит из различных газов и пылинок. Это может помочь понять процессы, которые формируют и изменяют этот слой.

Какие технологии использовались для создания посадочного модуля и лунохода «Чандраян-3»?

Для создания посадочного модуля и лунохода «Чандраян-3» использовались различные технологии, которые были разработаны или улучшены ISRO. Например, для посадки на Луне была использована система автоматического распознавания местности (Terrain Relative Navigation, TRN), которая позволяет определить оптимальное место для посадки с помощью камер и радаров. Для передвижения по лунной поверхности была использована система управления луноходом (Rover Management System, RMS), которая позволяет контролировать скорость, направление и функционирование лунохода с помощью радиосигналов. Для защиты от лунной пыли была использована специальная покрышка из металлической сетки, которая обеспечивает хорошее сцепление с грунтом и предотвращает накопление пыли на колесах.

Что такое Terrain Relative Navigation, TRN и как она работает?

Terrain Relative Navigation, TRN — это технология, разработанная NASA, которая позволяет повысить точность посадки космических аппаратов и избегать поверхностных препятствий. Она позволяет исследовать другие миры, такие как Марс и различные луны, в областях, которые раньше считались слишком сложными для посадки.

TRN использует камеру для сопоставления видимых особенностей местности с картами, хранящимися на борту, и вычисляет относительные положения и высоты во время спуска в течение нескольких секунд. Кроме того, TRN может автономно направлять космический аппарат в сторону от средних и больших препятствий внутри целевой зоны посадки, чтобы обеспечить безопасную посадку для успешной миссии.

TRN работает следующим образом:

1. Перед запуском миссии на Земле создается подробная карта местности посадки, основанная на орбитальных изображениях и высотах. Эта карта загружается на бортовой компьютер космического аппарата.
2. Во время спуска космического аппарата к поверхности планеты или луны камера делает снимки местности под ним. Эти снимки обрабатываются специальным алгоритмом, который ищет совпадения между видимыми особенностями (например, кратерами или холмами) и картой.
3. Из этих совпадений вычисляется относительное положение и высота космического аппарата относительно карты. Это дает более точную оценку его местоположения, чем только по инерциальной навигации.
4. Если относительное положение показывает, что космический аппарат направляется к опасной зоне (например, большому кратеру или скалистому склону), то он может автономно изменить свой курс и выбрать более безопасное место для посадки в пределах целевой зоны.

Какие преимущества имеет изучение южного полюса Луны по сравнению с другими регионами?

Изучение южного полюса Луны имеет несколько преимуществ по сравнению с другими регионами. Во-первых, это регион, где обнаружены большие запасы водяного льда, который может быть использован для производства кислорода, топлива и воды для будущих лунных миссий или колонизации. Во-вторых, это регион, где есть постоянно освещенные места, которые могут обеспечивать энергией солнечные панели. В-третьих, это регион, где есть постоянно затененные места, которые могут сохранять низкую температуру и защищать от радиации.

Какие риски и сложности связаны с посадкой на Луне, особенно в полярном регионе?

Посадка на Луне — это сложный и рискованный процесс, который требует высокой точности и надежности. Особенно это касается полярного региона, где есть много неровностей и теней на поверхности. Некоторые из рисков и сложностей связаны с:

1. Навигацией и ориентацией в пространстве. Для этого необходимо точно определить положение, скорость и угол посадочного модуля относительно Луны, а также выбрать подходящее место для посадки, которое не имеет препятствий или крутых склонов.
2. Связью и задержкой сигнала. Для этого необходимо поддерживать стабильную связь между Землей и посадочным модулем, а также учитывать, что сигнал доходит до Луны за 1,3 секунды, а обратно за 2,6 секунды. Это означает, что посадочный модуль должен быть способен самостоятельно принимать решения в случае неожиданных ситуаций.
3. Температурой и радиацией. Для этого необходимо защитить посадочный модуль и луноход от экстремальных температур, которые могут достигать от -173°C до +127°C в зависимости от освещенности. Также необходимо защитить их от высокой радиации, которая может повредить электронику и научные приборы.

Источник: https://www.isro.gov.in/Chandrayaan3_Details.html