14 сентября 1959 года, 65 лет назад, автоматическая межпланетная станция “Луна-2” врезалась в естественный спутник Земли. Этот аппарат стал первым рукотворным объектом, запущенным с нашей планеты и достигшим поверхности другого небесного тела. О научной ценности первых лунных миссий, различных подходах к изучению естественного спутника Земли, а также о текущем состоянии российской лунной программы в беседе с ТАСС рассказал научный руководитель Института космических исследований (ИКИ) РАН, научный руководитель первого этапа лунной программы (исследование автоматическими станциями) академик Лев Зеленый.
— Расскажите, в чем ценность миссии “Луна-2”? Что она помогла выяснить?
— История “Луны-2” началась на девять месяцев раньше, когда 2 января того же 1959 года запустили “Луну-1”, которая должна была врезаться в Луну, доставить вымпел — в общем, все то, что сделала “Луна-2”. Но аппарат промахнулся. Борис Евсеевич Черток (правая рука С.П. Королева) так описывает причину:
“Надежность попадания в Луну, кроме прочего, зависела от точности выключения двигателей второй ступени и запуска третьей ступени. Возможные ошибки автономной системы выключения двигателей второй ступени от интегратора продольных ускорений превышали допустимые. Поэтому с самого начала <…> решили использовать радиосистему управления для выключения двигателя по измерениям скорости и координат. Но радиокоманда опоздала! Потом, конечно, разобрались, что виноваты наземные пункты радиоуправления…”
В итоге аппарат пролетел мимо на расстоянии около 6 тыс. км. Но, к сожалению, Б.И. Черток не пишет, что эта “как бы неудачная” “Луна-1” сделала великое открытие благодаря тому, что на ней стояли ионные ловушки, сделанные будущим сотрудником ИКИ Константином Иосифовичем Грингаузом.
Предполагалось, что пространство между Землей и Луной пустое, почти вакуум. А ионные ловушки зафиксировали в этом пространстве довольно сильные потоки горячей плазмы, движущиеся от Солнца. Это то, что потом стали называть солнечным ветром, — это было настоящее экспериментальное открытие. Теоретически это предсказывал недавно скончавшийся великий американский ученый Юджин Паркер — ему вначале никто не верил, статью его не печатали, и фактически первым экспериментальным подтверждением этого очень важного физического явления стали плоды работы Константина Грингауза.
Почему я так делаю упор на солнечный ветер — это то, что создает космическую погоду на Земле. На “Луне-2” стояли такие же приборы, и они, естественно, подтвердили существование солнечного ветра, но впервые это было сделано на “Луне-1” на девять месяцев раньше.
Кроме этого открытия, под руководством Иосифа Самуиловича Шкловского был проведен еще один очень важный эксперимент — так называемая искусственная комета. Чтобы визуально доказать, что аппарат действительно летит к Луне, на нем распылили килограмм натрия. Получилось оранжевое облако, которое можно было наблюдать в телескоп. Это был первый в истории такой эксперимент — искусственная комета.
У “Луны-2” в свое время были большие трудности — полет много раз откладывался из-за неполадок носителя, но все-таки 12 сентября она улетела. 14 сентября станция долетела до Луны, врезалась в нее со скоростью примерно 3,3 км/с, создала небольшой кратер и разбросала по поверхности Луны вымпелы с гербом СССР и надписью “СССР”. Это было большим предметом гордости для Никиты Сергеевича Хрущева — такой вымпел он, как известно, подарил во время своей поездки в США президенту Дуайту Эйзенхауэру.
Научные измерения “Луны-2” не были очень значительными по сравнению с “Луной-1”. Также измерялось магнитное поле Луны, но из-за того, что время существования аппарата было недолгим, большого количества научных результатов не было, но было громадное политическое значение — первый в истории человечества объект, созданный на Земле, коснулся другого небесного тела. Этого никогда не было, и Советский Союз сделал это первым.
Надо сказать, что позже первым аппаратом, мягко севшим на Луну, тоже был советский аппарат “Луна-9”. Это произошло через семь лет, в феврале 1966 года, через две недели после смерти Сергея Павловича Королева, который эти первые “Луны” и проектировал. Следующие аппараты проектировала уже другая организация, куда Королев передал эту тематику, — сейчас НПО имени Лавочкина. Главным конструктором этих новых “Лун” стал Георгий Николаевич Бабакин.
— Ни у первой, ни у второй “Луны” не было двигательной установки?
— Да, они летели в баллистическом режиме. На этом этапе было главное — попасть. Дальше двигательная установка появилась.
— Обсуждаются ли сегодня проекты аппаратов-пенетраторов, которые при посадке гасят лишнюю кинетическую энергию за счет проникновения в грунт?
— С пенетраторами на самом деле получилась очень печальная история, которая, в общем-то, ничем не кончилась.
В России с начала нулевых годов существовал проект “Луна-Глоб”. Им занимался Институт геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского, он же — ГЕОХИ. Действительно, предлагалась идея создания глобальной — отсюда и слово “Глоб” — сети пенетраторов, которые врежутся в Луну. При таком ударе аппарат тормозится с громадным ускорением, несколько сотен g. На самих аппаратах должны были стоять сейсмометры, способные пережить подобные перегрузки. Предполагалось, что после того, как сейсмометры внедрятся в грунт, они станут передавать данные о сейсмических колебаниях Луны из разных ее районов. Получится такая сейсмическая томография — очень современный и очень хороший способ, который помог бы оценить размеры ядра Луны и окончательно разобраться в моделях формирования нашего спутника.
Идея была разумной, но оказалось, что подобную аппаратуру, устойчивую к экстремальным перегрузкам, легко предложить, но невозможно — по крайней мере, в то время — сделать. Такие системы действительно разрабатывались в Советском Союзе, во времена подготовки марсианских проектов. Потом, после распада СССР, возможность создать такую аппаратуру в России пропала, пытались заказать в Японии, в Англии… Но ни одной стране не удалось тогда создать такие пенетраторы, научная аппаратура которых может пережить столкновение с поверхностью. Эта концепция — по крайней мере, на то время — оказалась неудачной. Наверное, в принципе, идея имеет право на существование, но техника того времени этого не позволяла.
Проект “Луна-Глоб” был в кризисе, и где-то на рубеже 2010-х годов, когда появились первые уверенные данные о наличии водяного льда в приполярных районах Луны, мы переформатировали программу. “Луна-Глоб” стала называться “Луной-25”, и вся наша лунная программа была переориентирована на изучение полюсов Луны. Эти полюса обладают такими уникальными свойствами, очень сильно отличающимися от среднеширотной Луны, которая исследовалась советскими и американскими экспедициями в 1970-х и 1980-х годах.
Именно так начался современный этап освоения Луны. Мы в России были первыми, кто сформулировал эту четкую программу исследования полюсов, но не оказались первыми в ее реализации.
В августе прошлого года именно в том районе, который мы тоже считали приоритетным объектом Южного полюса, сел индийский аппарат. И очень хорошо сел, очень хорошие результаты дал. Индийским коллегам тоже удалось это не с первого раза: несколькими годами раньше разбился посадочный аппарат их экспедиции “Чандраян-2”. Все-таки, перефразируя Пушкина, только “опыт, сын ошибок трудных” готовит нам “открытия чудные”… Это, конечно, относится и к нашему трудному, но важному опыту, полученному при неудачной посадке “Луны-25” в том же августе 2023 года.
За небольшое время, прошедшее с тех пор, уже в 2024 году в этой южной полярной области приземлилось несколько автоматических аппаратов, в разной степени успешно — и японский, и коммерческий американский аппарат, и готовится туда же китайская экспедиция. Китайские ученые обладают очень хорошим опытом мягких посадок, в том числе на обратную сторону Луны, и доставки на Землю лунного грунта.
Мы, к сожалению, потеряли свое лидерство в освоении приполярной Луны, но здесь важна не только победа, но и участие. Мы сохраняем определенный оптимизм, несмотря на гибель “Луны-25”. Готовится сейчас орбитальный аппарат “Луна-26” и посадочные аппараты “Луна-27”.
— В прошлом году вы нам рассказывали, что ИКИ предложил Роскосмосу запустить две “Луны-27”. Госкорпорация уже приняла это предложение?
— Госкорпорация это предложение поддерживает, но она тоже, к сожалению, не печатает деньги, поэтому окончательного решения нет. Напомню, что создание второго аппарата означает увеличение расходов не вдвое, а процентов всего на 30–35 — испытывать два идентичных аппарата можно на одном и том же оборудовании.
Здесь я вижу такую очень привлекательную возможность, и есть много аргументов в поддержку этой новой идеи, что если не получится создать два аппарата, то единственный аппарат послать не на Южный полюс, который к тому времени будет достаточно исследован, а на Северный — туда пока особенно никто не собирается. Подчеркиваю, что это лишь пока. Уверен, что эту идею, как и все остальные хорошие идеи, кто-то скоро подхватит, пока у нас, как обычно, все долго запрягается — но и ездим мы теперь, к сожалению, не быстро.
— То есть если в итоге будет принято решение запускать только один аппарат, то академия будет настаивать на отправке его именно на Северный полюс?
— Академия предложит. Сегодня ситуация меняется каждый месяц, потому что новые посадки дают новые результаты. Это очень динамичная ситуация, так как по-настоящему приполярные регионы Луны человечество начало исследовать только сейчас, первая мягкая посадка состоялась чуть больше года назад — 23 августа 2023 года. Прямо в мой день рождения, но это был не российский аппарат, а индийский. И за это время он дал очень много научных результатов, позволил по-новому взглянуть на температурный режим в этих областях, на состав реголита. Эти данные еще надо обработать и осмыслить.
Какие-то открытия, которые могут произойти между первой посадкой в 2023 году и планируемой посадкой нашего аппарата через пять-шесть лет (нам уже видно, что раньше 2028–2029 годов это сделать не получится), несомненно, могут повлиять и на наши планы. Аппарат, который делается для Южного полюса, может сесть и на Северный — баллистические схемы полета там практически идентичны. Но за это время аппарат (или аппараты) надо успеть сделать и ближе к дате запуска окончательно решить, куда надо лететь. Места посадки мы уже проработали и выбрали их и в том, и в другом регионе.
— С более конкретным выбором мест посадки поможет “Луна-26”, верно?
— “Луна-26”, конечно, тоже поможет разобраться, составить высокоточные карты поверхности. Вообще, на Луне очень много интересного — есть задачи, связанные и с гравитационными аномалиями, и с магнитными аномалиями, и все это, включая процессы взаимодействия Луны с солнечным ветром, будет детально изучаться на орбитере “Луна-26”.
На втором этапе (первый в 1960–1970-е годы был советско-американским) к изучению Луны подключилось множество стран — мы узнаем Луну намного глубже. Не только среднеширотную, но и полярную.
Я раньше упоминал, что пока что нет даже всеми принятой модели его образования. Причина, по которой ученые ГЕОХИ так настаивали на лунной экспедиции с пенетраторами, заключается в том, что по размеру ядра Луны можно делать выводы о механизмах ее образования.
Сейчас существует модель так называемого мегаимпакта, согласно которому Луна образовалась в результате столкновения молодой Земли с каким-то большим небесным телом, размером примерно с Марс, и из этого расплава возникла обновленная Земля, а совсем рядом с ней Луна. Постепенно она остывала, отходила все дальше и дальше — она и сейчас удаляется. И поэтому по своему составу внешние слои Луны очень похожи на земные.
Но есть и такие факторы, которые этой модели противоречат. Это очень “живая” проблема, ученые до сих пор спорят. Коллеги из института им. В.И. Вернадского придерживаются мнения, что не было мегаимпакта, а Луна и Земля образовались из протопланетного облака одинаковым образом, как старший и младший братья. Есть факты, которые и эта теория объясняет хорошо, а есть те, которые она объяснить не может. Поэтому я приверженец первой теории, хотя и понимаю некоторые ее недостатки.
— В мае правительство сообщало, что перечень доработок, которым подвергнутся следующие российские лунные станции, чтобы не повторить судьбу “Луны-25“, будет определен в сентябре. Этот перечень уже сформирован? Какого рода доработки в нем предусматриваются?
— Там много технических доработок, наверное, будет скучно об этом говорить.
“Луна-25” была хорошим, надежным аппаратом, но защита, парирующая возникновение таких ситуаций, оказалась недостаточной. На “Луне-27”, конечно же, будет проведена намного более тщательная наземная отработка. Особое внимание будет уделено отработке систем мягкой посадки на самых последних этапах приближения к Луне. Стоит вспомнить и то, что в советское время для надежности все аппараты изготавливались парами: и лунные, и марсианские, и венерианские. Это и упрощало отработку, и повышало надежность. Как я говорил выше, такое дублирование не просто повышает надежность, но и качественно расширяет научные возможности проекта. Надеюсь, что и с “Луной-27” нам удастся все это сделать.
— Как сейчас идет работа над научной аппаратурой для аппаратов?
— Аппаратура для миссий “Луна-26” и “Луна-27” практически создана. “Луна-26” станет полноценной и современной платформой для дистанционного изучения Луны с низкой орбиты. Наиболее важными экспериментами будут радар для изучения подповерхностной структуры Луны, инфракрасные, гамма- и нейтронные спектрометры для изучения химического состава, гидратации и распределения водяного льда в приповерхностных слоях. Важные результаты ожидаются и от телевизионной стереосистемы для построения довольно подробной топографической карты Луны. На “Луне-26” установлен и мощный плазменный комплекс для исследования особенностей взаимодействия Луны с плазменными потоками солнечного ветра. Кроме того, предусмотрена и возможность ретрансляции информации с посадочного аппарата на Землю с помощью радиокомплекса “Луны-26”.
“Луна-27” будет иметь существенно расширенный по сравнению с “Луной-25” пакет полезной нагрузки: большой комплекс приборов для исследования плазменно-пылевой экзосферы Луны. Это и аппаратура для исследования взаимодействия Луны с солнечным ветром, и приборы для измерения свойств лунной пыли и генерируемых ею электрических полей. Вообще говоря, заряженное пылевое облако, частицы которого левитируют над поверхностью Луны, изучены недостаточно, хотя негативное воздействие пыли непременно скажется при будущем освоении Луны. Недаром китайские коллеги заинтересовались этими экспериментами, и российские пылевые приборы, сходные с теми, что подготовлены для “Луны-27”, планируются сейчас к установке на китайские посадочные миссии. Важными станут и локальные исследования реголита и подповерхностных слоев с помощью активного генератора нейтронов “Адрон”, лазерного масс-спектрометра, приборов для спектроскопии лунной поверхности в инфракрасном диапазоне длин волн. Тепловые свойства лунного реголита будут исследоваться с помощью приборов, сделанных в ИКИ РАН и ГЕОХИ РАН. Аппарат будет оснащен мощной телевизионной системой, созданной специалистами отдела оптико-физических исследований ИКИ РАН, которая обеспечит панорамные наблюдения района посадки и будет использоваться при манипуляциях при заборе лунного грунта, предназначенного для анализа приборами аппарата.
Важно, что ученым ИКИ и специалистам НПО им. Лавочкина удалось решить все непростые проблемы, возникающие в связи с необходимостью импортозамещения при изготовлении как космического аппарата, так и комплекса научной аппаратуры.
