Луна-25: разведка южного полюса
В состав научной аппаратуры миссии «Луна-25» входит восемь научных приборов. Они начнут работать уже на перелёте, а также на окололунной орбите, и продолжат функционировать на поверхности. Об этих приборах и их значении для будущей лунной программы рассказывают разработчики научной аппаратуры и постановщики экспериментов — сотрудники ИКИ РАН.
Все начинается с посадки
Во время посадки будет работать служебная телевизионная система СТС-Л — в её задачи входит съемка самой посадки. Далее стереокамеры СТС-Л будут снимать все операции с лунным грунтом и затем, в режиме реального времени, передавать на Землю в группу управления наземного научного комплекса в ИКИ РАН.
Лунный грунт
В первые лунные сутки — первую лунацию — планируется проверить, как функционируют все восемь научных приборов «Луны-25».
Первой задачей первого дня станет введение в эксплуатацию манипулятора ЛМК и его калибровки после посадки. Вторая задача — панорамные съемки камерами СТС-Л, с помощью которых будет охарактеризовано место посадки.
Потом, если позволят время и ресурсы космического аппарата, планируется провести первый эксперимент по забору и анализу лунного грунта и, возможно, другие эксперименты.
Главный инструмент, который начнёт работу с реголитом, — Лунный манипуляторный комплекс ЛМК, созданный в ИКИ РАН. Интересно, что все операции на Луне будут дублироваться на натурном стенде ЛМК в ИКИ РАН и сопровождаться экспресс-анализом служебной и видеоинформации с борта.
Лунный грунт изнутри и снаружи
Для непосредственной работы с лунным грунтом, который обнаружит Лунный манипуляторный комплекс, предназначены два прибора — лазерный масс-спектрометр ЛАЗМА-ЛР и инфракрасный спектрометр ЛИС-ТВ-РПМ.
Грунтозаборный инструмент возьмет образец с глубины примерно 10 см и доставит его в грунтозаборную ячейку карусели прибора ЛАЗМА-ЛР. Далее в программе исследований — четырехчасовой цикл масс-спектрометрических измерений элементного и изотопного состава вещества.
После загрузки первых образцов в прибор ЛАЗМА-ЛР на область раскопанного реголита будут наведены камеры инфракрасного спектрометра ЛИС-ТВ-РПМ.
Исследования лунного полярного реголита — основная цель миссии «Луна-25». Для этого был подобран соответствующий состав приборов. Мы можем говорить про каждый прибор в отдельности, но нужно помнить, что они объединяются в группы. Одна из таких групп включает манипулятор ЛМК и приборы, связанные с ним. Это стоящий на манипуляторе спектрометр ЛИС-ТВ-РПМ и ЛАЗМА-ЛР, который и получает грунт из манипулятора.
Кроме того, камеры СТС-Л крайне важны для успешной работы всей этой группы приборов, поскольку с их помощью предстоит наводить манипулятор. Их координатные системы должны быть связаны друг с другом. С помощью камер мы должны отработать четкий механизм передачи грунта.
В этой группе прибор ЛАЗМА-ЛР можно назвать основным, но, безусловно, он «первый среди равных». Именно ЛАЗМА-ЛР анализирует собранный грунт, но доставить его туда должен манипулятор, а прибор ЛИС-ТВ-РПМ должен, по возможности, посмотреть на место раскопа, чтобы проанализировать грунт на глубине — на дне раскопанной канавы. Другой вариант работы — как часто делают американцы на марсоходе похожими приборами. Они смотрят на то, что высыпалось из бурильной установки. Образуется горка материала, поднятого на поверхность, и они его смотрят с помощью приборов, которые сами по себе не могут заглянуть вглубь реголита.
Поэтому все эти четыре прибора должны четко работать друг с другом. Мы сейчас отрабатываем циклограммы, которые будем запускать на поверхности Луны, начиная с простых и заканчивая сложными задачами. В каждой из них у каждого прибора своя роль, которая прописана в сценарии и должна быть четко отработана, потому что времени на Луне будет мало и реакция должна быть мгновенной на то или иное событие, которое мы увидим.
Мониторинг Луны
Научные приборы АРИЕС-Л, ПмЛ и АДРОН-ЛР предназначены для мониторинговых исследований условий на Луне. Они начнут свою работу после того, как закончится первый этап исследований.
АРИЕС-Л и ПмЛ предназначены для изучения экзосферы Луны — очень разреженной газовой и пылевой оболочки Луны. Они будут работать непрерывно в течение всего светлого периода лунных суток, кроме возможных технологических перерывов. Благодаря этому можно будет проследить динамику процессов в лунной полярной экзосфере в зависимости от направления солнечного излучения и потока плазмы солнечного ветра. Особенно интересны периоды восхода и заката Солнца, так как потоки солнечного ветра и излучения в это время быстро нарастают и ослабляются. В результате быстро меняются потоки частиц и пылинок. Эти данные позволят построить динамическую модель приполярной экзосферы для конкретных особенностей рельефа в окрестности точки посадки.
Дистанционные исследования состава реголита будет проводить прибор АДРОН-ЛР с помощью методов нейтронной и гамма- спектроскопии. Он включает детекторы нейтронов и гамма-квантов и и импульсный нейтронный генератор для облучения реголита потоком нейтронов.
Об эксперименте АДРОН-ЛР рассказывает ведущий по прибору Дмитрий Васильевич Головин, младший научный сотрудник отдела ядерной планетологии ИКИ РАН.
Долгие лунные сутки
Восьмой прибор в составе комплекса научной аппаратуры не проводит измерений, но без него научная программа не будет выполнена. Это БУНИ — блок управления научными приборами. Он коммутирует питание на приборы комплекса научной аппаратуры, транслирует им команды управления, собирает, хранит и передаёт через радиоканал на Землю научную информацию.
После завершения научной программы первого лунного дня перед наступлением лунной полярной ночи аппарат будет переведен в спящий режим.
Минимальная научная программа миссии «Луны-25» рассчитана на 13 лунных суток. Это так называемый начальный этап миссии. Научные исследования выполняются только в светлое время. Полное время начального этапа составит 12 земных месяцев.
Научные исследования следующих суток нацелены на достижение плана минимума программы научных исследований. Так, планируется сделать как минимум 11 заборов грунта и его анализов в приборе ЛАЗМА-ЛР, из разных участков и с разной глубины (от 2-3 до нескольких десятков сантиметров). Так можно будет исследовать переменность характеристик лунного реголита на локальном масштабе. Характеристики отвалов и раскопов будет измерять прибор ЛИС ТВ-РПМ. АДРОН-ЛР будет проводить активное нейтронное зондирование грунта в месте посадки, а ПМЛ и АРИЕС продолжат мониторинговые измерения.
Заданный срок активного существования космического аппарата «Луна-25» на лунной поверхности составляет один земной год. Но если космический аппарат будет функционировать, то научные исследования продолжатся! Если же время активного существования космического аппарата составит более трех лет, то измерения на «Луне-25» могут быть включены в комплексную программу измерений плазменных процессов в космическом окружении системы «Земля-Луна» на следующем лунном спутнике «Луна-26» и на околоземных космических аппаратах.
***
В видеоролике использованы материалы АО «НПО Лавочкина» и личного архива Ю. С. Доброленского.
В видеоролике использованы фото- и видеоматериалы, находящиеся в открытых источниках, в том числе на сайтах NASA, ESA, научных и образовательных учреждений. Если вы полагаете, что какая-то часть программы является нарушением авторских прав, пожалуйста, напишите об этом по адресу press@cosmos.ru
Научные консультанты
Игорь Георгиевич Митрофанов, д.ф.-м.н., ИКИ РАН
Владислав Иванович Третьяков, ИКИ РАН
Сценарий
Ольга Валерьевна Закутняя, к.ф.-н., ИКИ РАН
Видеосъёмка, монтаж, 3D-анимация
Евгений Петрович Германюк, ИКИ РАН
Текст за кадром
Юрий Сергеевич Доброленский, к.ф.-м.н., ИКИ РАН
Видеоролик создан для образовательных и просветительских целей и не преследует коммерческой выгоды
Мы приветствуем использование, в том числе переработку программы, в некоммерческих и в первую очередь в образовательно-просветительских целях, при условии указания источника программы — ИКИ РАН и сохранении логотипа ИКИ РАН в кадре. Использование в коммерческих целях, а также в средствах массовой информации должно быть согласовано с ИКИ РАН.
Дополнительная информация
Скачать фильм полностью (формат .mp4, 2,13 Гб, 36:38) ССЫЛКА
