Технические особенности АМС «Луна-25»

На июль следующего года запланирован запуск автоматической межпланетной станции «Луна-25». Впервые за 46 лет отечественный аппарат совершит посадку на Луне и проведет необходимые исследования. Прямо сейчас «Роскосмос» и смежные организации осуществляют очередной этап подготовки к будущему запуску, и ситуация располагает к оптимизму. Проект «Луна-25» имеет большое значение для российской науки, а кроме того, представляет большой интерес с технической точки зрения.

В процессе разработки

Работы по будущей лунной АМС, тогда носившей название «Луна-Глоб», начались в 2005 г. В течение нескольких лет разрабатывался первый вариант проекта, но в 2011-м было принято решение о кардинальной перестройке всей миссии. По результатам такого решения в начале 2013 г. дали старт разработке новой АМС с иной архитектурой, другими целями и задачами. Тогда же появилось и новое название «Луна-25» – по аналогии с предыдущими экспедициями.

В течение нескольких следующих лет НПО им. Лавочкина и другие организации определили технический облик станции, а также выполнили разработку проекта. Параллельно создавались научные приборы. С 2016 г. проводились разнообразные испытания отдельных компонентов и макетов различного назначения. Основную часть проектных и иных работ по самой станции и ее приборному оснащению удалось завершить в 2019-20 гг.

К настоящему времени НПО им. Лавочника завершило строительство «Луны-25» и теперь занимается установкой необходимого оснащения и проводит различные испытания. Также выявляются и ликвидируются те или иные недочеты. К примеру, прямо сейчас осуществляется отладка прибора измерения скорости и сноса ДИСД-ЛР, и ее завершат в течение нескольких дней.



Все эти работы займут еще несколько месяцев. Следующей весной станцию отправят на космодром Восточный. Несколько дней назад на космодром доставили разгонный блок «Фрегат», который будет использоваться при запуске. Кроме того, продолжается строительство ракеты-носителя «Союз-2.1б».

Следует отметить, что на стадии проектирования и строительства проект «Луна-25» неоднократно сталкивался с различными трудностями. Из-за них менялся состав приборов, а также пересматривались сроки запуска. На данный момент старт миссии запланирован на пусковое окно в мае-июле 2022 г. – и эти планы, по всей видимости, удастся выполнить.

Вопросы запуска

Изначально для запуска АМС первой версии, тогда носившей название «Луна-Глоб», планировалось использовать ракету-носитель «Союз-2». Такой вариант миссии прорабатывался в течение нескольких лет и позволял решить все поставленные задачи. Однако кардинальный пересмотр проекта в 2011-12 гг. привел к замене носителя. «Союз-2» не полностью соответствовал обновленным требованиям, и вместо него решили использовать изделие «Зенит-2».

Дальнейшее развитие проекта привело к новым изменениям. В середине десятых годов утвердили окончательный вариант миссии, предусматривающий применение ракеты-носителя «Союз-2.1б» и разгонного блока «Фрегат». Изделия этих типов освоены в производстве и в эксплуатации, а также показывают все необходимые характеристики и способны справиться с поставленными задачами.



Согласно плану полета, ракета «Союз-2.1б» поднимет свою нагрузку на заданную высоту, после чего «Фрегат» выведет «Луну-25» на траекторию полета к спутнику Земли. Дальнейшие этапы полета и маневры АМС будет выполнять самостоятельно и при помощи собственной двигательной установки. В зависимости от даты запуска и используемой траектории, полет займет не более 5-6 сут. Затем, после нескольких суток на орбите, аппарат произведет посадку в одном из полярных районов Луны.

Облик станции

«Луна-25» представляет собой автоматическую станцию, способную выполнить мягкую посадку на лунную поверхность. Конструктивно изделие разделено на посадочное устройство и приборный отсек. Общая масса АМС – 1540 кг. Масса научного оборудования – 30 кг. Срок активного существования – 1 год.

Посадочное устройство представляет собой платформу с амортизирующими опорами, двигательной установкой, баками и т.д. Этот модуль будет обеспечивать полет по заданной траектории, облет Луны и мягкую посадку. Сверху на нем установлен негерметичный приборный отсек с солнечными панелями и изотопным источником энергии, собственной электроникой станции и научными приборами.

АМС «Луна-25» имеет собственные приборы навигации и управления, при помощи которых будет осуществлять полет и посадку, а затем использовать научные приборы. Среди прочего, в такой комплекс входят прибор инерциальной навигации «Биус-Л» и доплеровский измеритель скорости и дальности ДИСД-ЛР. Интеграция научной аппаратуры с системами энергоснабжения и управления обеспечивается комплексом БУНИ.



Станция оснащена развитой цифровой системой связи и передачи данных, которая обеспечит решение основных задач экспедиции. Она обеспечит устойчивую связь на дальностях до 410 тыс.км, что превышает апогей Луны. Средства связи позволят принимать данные со скоростью не менее 128 кбит/с и передавать со скоростью от 64 кбит/с.

Научная миссия

В окончательный набор научного оборудования вошли приборы разработки Института космических исследований РАН и Европейского космического агентства. На ранних стадиях «Луной-25» интересовались и другие организации. Так, Шведский институт космической физики до 2018 г. планировал отправить на российской АМС свой детектор ионов и нейтральных атомов XSAN.

На борту «Луны-25» установлено восемь приборов и система управления БУНИ. Для изучения состава реголита на глубину до 600 мм будет использоваться детектор нейтронов и гамма-лучей АДРОН-ЛР. Пробы грунта будет изучать лазерный спектрометр ЛАЗМА-ЛР. Исследование пылевых частиц и их динамики будет выполнять прибор ПмЛ. Для обеспечения деятельности части приборов разработан манипулятор ЛМК, способный отбирать пробы грунта. Непосредственно на нем установлен инфракрасный спектрометр ЛИС-ТВ-РПМ.

Экзосферу Луны вместо шведского XSAN будет исследовать прибор АРИЕС-Л. Для наблюдения за окружающей местностью станция получила телевизионную систему СТС-Л с четырьмя панорамными камерами, двумя камерами для съемки поверхности и двумя стереоскопическими камерами для управления манипулятором ЛМК. До посадки, на низкой окололунной орбите, «Луна-25» будет использовать оптический комплекс «Пилот-Д» разработки ИКИ РАН и ЕКА. С его помощью отработают перспективные технологии посадки.



За год своей работы «Луна-25» успеет провести комплексное исследование экзосферы и грунта естественного спутника Земли. При этом основное внимание уделяют именно изучению реголита. Это позволит дополнить имеющиеся знания о Луне и о формировании Солнечной системы. Кроме того, если подтвердятся существующие гипотезы, будет создан научный задел для будущих экспедиций, в т.ч. с участием человека. Ожидается, что из лунного грунта можно будет добывать воду, кислород и даже водородное топливо.

Обратный отсчет

В силу разных факторов и обстоятельств разработка и реализация проекта «Луна-Глоб» / «Луна-25» серьезно затянулась. Начало работ по первому варианту миссии и ожидаемый запуск разделяет более 15 лет. Тем не менее, к настоящему времени разработчикам удалось справиться со всеми трудностями, и проект переходит на последние этапы подготовки.

Согласно недавно оглашенным планам, следующей весной АМС «Луна-25» отправится на космодром Восточный для проведения последних проверок, стыковки с разгонным блоком и установки на ракету-носитель. Тогда же будет определена основная и резервная дата запуска. По разным оценкам, старт назначат ближе к концу пускового окна. Соответственно, первые научные данные отправятся на Землю до конца лета.

Таким образом, сложный и длительный проект продвигается вперед. Несмотря на все трудности, организации из состава «Роскосмоса» и РАН справились с возложенными задачами, и через несколько месяцев начнется новая экспедиция. Следует напомнить, что это будет первая отечественная лунная миссия с посадкой за несколько последних десятилетий – и уже по этой причине она имеет особое значение.