На лунном старте

Когда на Луну отправлялись американские астронавты и советские луноходы, ученые были уверены, что поверхность спутника абсолютно сухая. Окружающий вакуум, яркий солнечный свет и дневная температура свыше 100 градусов Цельсия должны были высушить Луну лучше Сахары. Однако в некоторых доставленных образцах — в микроскопических шариках вулканического стекла — ученые смогли обнаружить молекулы воды. Но тогда ее происхождение точно не определили, подозревая лабораторное загрязнение.

Новый этап изучения Луны начался в 90-е годы. Американский аппарат Lunar Prospector сумел определить в грунте приполярных регионов Луны повышенное содержание водорода. Но сам по себе водород содержаться в грунте не может, так как это очень летучий газ, поэтому появилось предположение, что на Луне он находится в химической связи с какими-то другими элементами. Самое распространенное в Солнечной системе соединение с водородом — это вода.

Первым наблюдениям еще не хватало достаточной убедительности, поэтому ученые продолжали запускать новые приборы и использовали другие методы. Так, в 2008 году на индийском космическом аппарате Chandrayaan-1 к Луне отправился американский прибор M3, который подтвердил повышенное содержание воды на поверхности спутника в приполярье и некоторых регионах ближе к экватору.

В 2010 году NASA запустило к Луне спутник LRO, чтобы провести эксперимент. Идея эксперимента заключалась в прямом воздействии на поверхность Луны пустой ракетной ступенью: в результате удара над Луной должно было возникнуть облако пара, которое смог бы зарегистрировать LRO. Эксперимент прошел успешно: разгонный блок Centaur обрушился в том месте Луны, где предположительно находились богатые залежи водяного льда или водородсодержащих минералов, однако результаты оказались противоречивыми — количество водяного пара оказалось значительно меньше ожидаемого.

На LRO был также установлен более совершенный российский детектор тепловых нейтронов, который позволил подробно картографировать залежи лунной воды. Он тоже подтвердил повышенную концентрацию водорода у полюсов, но поставил несколько новых вопросов, которые не укладывались в наиболее популярную гипотезу формирования этих водосодержащих отложений — так называемую гипотезу «холодных ловушек».

Модель «холодных ловушек» предложили американские ученые, и она заключается в следующем. Луна обладает меньшим наклоном оси своего вращения, чем Земля, а это значит, что сезонные изменения на ней не так выражены, как у нашей планеты, и такого явления, как полярный день или ночь, там не бывает. У лунных полюсов солнце всегда находится близко к горизонту, поэтому в глубоких приполярных кратерах имеются «области вечной тьмы», куда никогда не заглядывает солнечный свет. Из-за отсутствия плотной атмосферы на Луне области вечной тьмы — это еще и области сверхнизкой температуры. Например, на некоторых участках поверхности температура может достигать минус 250 градусов Цельсия.

Предполагается, что ранее у Луны, вследствие извержения вулканов или ударов крупных астероидов или комет, могла временно возникать более плотная атмосфера. Если в этой атмосфере содержалась вода, она могла замерзать и выпадать снегом или инеем в темных областях приполярья. Если такая модель верна, то лунные полюса содержат настоящую летопись событий на Луне за четыре с лишним миллиарда лет — просто сокровищница для исследователей, изучающих Солнечную систему. Показания российского прибора на американском LRO противоречили этой модели. Согласно полученным данным, водосодержащие грунты на Луне встречаются как в областях вечной тьмы, так и на возвышенностях, которые, наоборот, освещаются солнцем особенно интенсивно.

Подтвердить или опровергнуть гипотезу «холодных ловушек», доказать правоту показаний российского прибора, а если повезет, то и добраться до «лунной летописи», можно только на поверхности. И только к 2023 году две страны — Россия и Индия — нацелились на это достижение.

Россия готовит свою лунную программу еще с конца 90-х годов, но почти четверть века она тормозила по разным причинам: сначала из-за недофинансирования, потом из-за аварии при запуске межпланетной станции «Фобос-Грунт», а потом из-за санкций. Посадку на Луну в 2019 году даже обещал президент Владимир Путин, но это не помогло, и аппарат был готов только к 2023 году. Поначалу проект назывался «Луна-Глоб» — это был орбитальный аппарат с малым посадочным модулем, с помощью которого предполагалось ответить на вопрос о происхождении Луны. Потом научные цели изменились: ученые решили узнать больше о лунной воде, и на первое место вышла задача посадки, которую возложили на переименованный аппарат «Луна-25». Изучение Луны с орбиты теперь возложено на следующую «Луну-26», а более углубленные исследования лунного грунта — на «Луну-27». По Федеральной космической программе все три аппарата должны быть запущены до 2025 года, но уже очевидно, что сроки не будут соблюдены.

У современной российской космонавтики практически нет опыта посадки на Луну, прежние советские заслуги давно в прошлом. Поэтому «Луна-25» выполняет прежде всего технологические задачи — накопить новый опыт мягкого достижения лунной поверхности. Однако научные приборы на ней имеются, как и специальный ковш для сбора грунта в месте посадки. Поэтому у аппарата есть все возможности получить пальму первенства в «малой лунной гонке».

Первоначально Индия планировала достичь лунной поверхности вместе с «Роскосмосом». После относительно успешного запуска орбитального космического аппарата Chandrayaan-1 Индийская организация космических исследований начала разработку малого лунохода и орбитального аппарата нового поколения, который должен был прилуниться вместе с «Луной-27». Но совместный проект не состоялся: в 2013 году стало ясно, что сотрудничество невозможно из-за затягивания сроков «Роскосмосом». Тогда Индия взялась за самостоятельную сборку Chandrayaan-2, в состав которого входит и орбитальный аппарат, и посадочный аппарат, и небольшой луноход. В 2019 году Chandrayaan-2 достиг Луны, и если орбитальный аппарат отлично справился с программой, работает до сих пор и картографирует Луну, то попытка посадки не удалась — Индия достигла лунного полюса, но на слишком большой скорости, и аппарат разбился.

На 13 июля 2023 года запланирован старт Chandrayaan-3 — для индийцев это повторная попытка сесть на Луну. Российскую «Луну-25» обещают запустить на месяц позже, 11 августа 2023-го (хотя ранее обещали старт в июне, а до того — в мае), но это не значит, что гонка проиграна. Индийский аппарат полетит очень экономичной траекторией, предполагающей несколько витков у Земли, поэтому его полет растянется на несколько недель. Российская же автоматическая станция должна приблизиться к Луне через несколько дней после старта, так что сейчас сложно сказать, кто первым коснется Луны. Впрочем, не это главное. Посадка должна пройти успешно, как и работа научного оборудования, но нужно доставить приборы к грунту, провести его анализ и передать данные на Землю: только определив состав приполярного лунного грунта, можно говорить о победителе в этой гонке.

Как бы то ни было, победителем всё равно выйдет человечество, которое расширит свои знания о Вселенной.