В XXI веке наиболее интересными для исследований стали полярные области Луны.

Первые посадочные аппараты 1950–1970 годов, автоматические и пилотируемые, созданные в рамках советской и американской космических программ, садились и исследовали Луну вблизи экватора и в умеренных широтах.

Однако, как показали дистанционные исследования Луны, проведённые на рубеже XX–XXI веков, условия около лунных полюсов значительно отличаются от условий в исследованных ранее районах. Главное отличие — полярный реголит (верхний слой грунта) имеет высокое содержание летучих соединений, основным из которых является вода.

Данные, которые были получены в начале века, в том числе и с российского нейтронного телескопа ЛЕНД (создан в ИКИ РАН и установлен на американском орбитальном аппарате Lunar Reconnaissance Orbiter), показали, что в полярном реголите есть много летучих соединений космического происхождения, начиная с воды и заканчивая сложными молекулами. Эти соединения на Луну приносили кометы. Полюс на Луне можно сравнить с природным холодильником, где в холодных ловушках полярного реголита сотни миллионов лет накапливались и сохранялись слои инея всех космических летучих веществ, когда-либо попадавших на спутник Земли.

Это исключительно интересное место для исследований, так как именно здесь могут храниться следы более ранних периодов развития Солнечной системы.

Кроме этого, полярные области начинают представлять интерес для создания постоянной лунной станции, в том числе обитаемой. Наличие замерзшей воды в реголите освободит будущих космонавтов от необходимости доставлять этот ценный ресурс с Земли. Также она понадобится для добычи кислорода, а в более удаленной перспективе — и водородного горючего.

Однако лунные условия могут быть опасны для человека. Будущим космонавтам угрожают не только отсутствие атмосферы и малая гравитация, но и космическая радиация, а также лунная пыль, свойства которой разительно отличаются от свойств земной пыли.

Поэтому в миссии «Луна-25» поставлены не только научные задачи, связанные с разработкой проблем происхождения и эволюции естественного спутника Земли, но более практические, связанные с возможностью освоения Луны в будущем – такие как изучение распределения природных ресурсов (и в первую очередь воды), исследование структуры и состава реголита, пылевых и микрометеоритных условий, радиационной обстановки и др.

«Луна-25» продолжает серию советских автоматических межпланетных станций «Луна» (в 1976 г. АМС «Луна-24» успешно доставила на Землю около 170 граммов лунного грунта) и открывает российскую лунную программу России. За миссией «Луна-25» последуют орбитальный аппарат «Луна-26» и посадочный «Луна-27», после которых планируется доставить на Землю образцы реголита из приполярной области и затем начать развертывание на нашем спутнике полноценной научной станции.

Комплекс научной аппаратуры КА «Луна-25»

• Служебная телевизионная система СТС-Л
• Лунный манипуляторный комплекс ЛМК с грунтозаборным устройством
• Нейтронный и гамма-детектор АДРОН-ЛР
• Инфракрасный спектрометр ЛИС-ТВ-РПМ
• Лазерный масс-спектрометр ЛАЗМА-ЛР
• Ионный энерго-масс-анализатор АРИЕС-Л
• Пылевой мониторинг Луны ПмЛ
• Блок управления научной информацией БУНИ

Комплекс научной аппаратуры можно разделить по задачам, для которых предназначены отдельные приборы.

Поиск воды и летучих соединений, изучение элементного и изотопного состава

Прибор ЛАЗМА-ЛР для изучения элементного и изотопного состава реголита методом лазерной масс-спектрометрии образцов грунта, доставленных манипулятором ЛМК, в том числе поиск и летучих соединений в составе реголита

Прибор АДРОН-ЛР для изучения элементного состава реголита методом как активной, так и пассивной гамма-спектроскопии, а также массовой доли воды в реголите методом активного нейтронного зондирования верхнего слоя поверхности на глубину до 2 метров

Прибор ЛИС-ТВ-РПМ для изучения минералогического состава реголита методами инфракрасной спектроскопии

Исследования экзосферы

Прибор ПмЛ для проведения эксперимента по изучению пылевой компоненты лунной экзосферы и электрических полей в окрестности космического аппарата

Прибор АРИЕС-Л для проведения эксперимента по изучению ионов и нейтральных частиц лунной экзосферы и взаимодействия солнечного ветра с реголитом

Научно-технологические эксперименты

Система технического зрения СТС-Л:

• съемки при посадке КА на поверхность Луны, данные которых, в том числе, будут использованы для создания СВБП;
• координатное и картографическое обеспечение работы ЛМК;
• визуальный контроль работы ЛМК;
• панорамная съемка лунного горизонта, данные которой, в том числе, будут использоваться для определения координат точки посадки на основе сопоставления измеренной линии горизонта с предсказаниями численной модели рельефа лунной поверхности;
• изучение структурных и спектральных свойств поверхностного грунта, пылевых явлений.

Лунный манипуляторный комплекс ЛМК:

• взятие образцов лунного вещества и их доставка в ячейки грунтоприемника прибора ЛАЗМА-ЛР;
• изучение физико-механических свойств грунта;
• наведение ЛИС-ТВ-РПМ для проведения измерений и съемок.

Блок БУНИ для обеспечения работы научных приборов (кроме СТС-Л): электропитание, управление, прием, хранение и передача научных данных и телеметрии.

Технические характеристики станции, схема полёта

• Масса КА: ~1750 кг
• Масса КНА: ~30 кг

Посадка спускаемого зонда будет проходить по сценарию последних советских посадочных миссий, то есть аппарат будет двигаться по низкой полярной орбите вокруг Луны, а затем совершит торможение и вертикальный спуск. В отличие от посадок советских автоматических станций, последняя из которых имела место в 1976 году, «Луна-25» впервые в истории космонавтики будет направлена в полярный район Луны вблизи 70°. Для сравнения: в северном полушарии Земли на аналогичной широте расположен Норильск, а в южном полушарии — российская антарктическая станция «Новолазаревская».

Районы посадки были выбраны по нескольким условиям. Прежде всего, они должны были достаточно большими (эллипс 30x15 км), так как посадочный аппарат не имеет системы активного маневрирования на этапе посадки. Уклон поверхности в пределах эллипса не может быть больше 15°, поверхность должна быть достаточно гладкой. Линия горизонта не должна скрывать Солнце и Землю надолго, так как в полярных широтах Солнце находится низко над горизонтом. Продолжительность светлого времени лунных суток (лунаций) должна быть не меньше 40%, а интервал радиовидимости с Земли не меньше 50%.

Среди всех районов-кандидатов, удовлетворяющих этим инженерным требованиям по освещенности, радиосвязи и рельефу, были выбраны три, для которых оценки массовой доли воды в верхнем слое поверхности были максимальны:

• основной район — 69.545 ю.ш. 43.544 в.д. севернее кратера Богуславский
• два резервных района — 68.773 ю.ш. 21.210 в.д. юго-западнее кратера Манцини и 68.648 ю.ш. 11.553 в.д. южнее кратера Пентланд А

Заявленный активный срок работы зонда на поверхности Луны — не менее одного земного года.

Хроника миссии 11–19.08.2023

По сообщениям ГК «Роскосмос»

11.08.2023 Ракета «Союз-2.1б» с разгонным блоком «Фрегат» и автоматической станцией «Луна-25» стартовала с космодрома Восточный в 02:10:57 (мск). В 03:31 (мск) «Луна-25» была выведена на траекторию перелета к Луне. После отделения от разгонного блока станция была взята на управление. 

12.08.2023 Проведена первая коррекция траектории перелета к Луне. 

13.08.2023 Проведены первые включения научных приборов.

14.08.2023 Проведена вторая коррекция траектории перелета к Луне. Завершен экспресс-анализ телеметрической информации и данных измерений научных приборов на борту.

16.08.2023 Произведено два включения двигательной установки. Первое включение было выполнено корректирующим тормозным двигателем и длилось 243 секунды, второе — двигателями мягкой посадки и длилось 76 секунд. Станция вышла на орбиту искусственного спутника Луны.

17.08.2023 Когда станция «Луна-25» продолжала полет по орбите искусственного спутника Луны, было проведено включение научных приборов. Камеры СТС-Л передали первый снимок, сделанный с обратной стороны Луны. После обработки полученных данных с комплекса научной аппаратуры были представлены результаты их включения.

18.08.2023 Двигательной установкой автоматической станции была выполнена коррекция орбиты длительностью 40 секунд. Её целью было обеспечение наилучших условий для последующего построения предпосадочной орбиты.

19.08.2023 В 14:10 (мск) был выдан импульс для перехода на предпосадочную орбиту. В ходе выполнения операции на борту автоматической станции произошла нештатная ситуация, которая не позволила выполнить маневр с заданными параметрами. В 14:57 (мск) Связь с автоматической станцией «Луна-25» прервалась. Реализованные 19 и 20 августа мероприятия по поиску «Луны-25» и вхождению с ней в связь результатов не дали. По результатам предварительного анализа, в связи с отклонением фактических параметров импульса от расчетных, автоматическая станция перешла на нерасчетную орбиту и прекратила свое существование в результате столкновения с поверхностью Луны. Вопросами выяснения причин потери «Луны-25» занимается специально формируемая межведомственная комиссия.