«Открывает новую главу»: руководитель проектов по Лунной программе — об устройстве космического аппарата «Луна-25»
Старт ракеты-носителя «Союз-2.1б» с аппаратом «Луна-25» намечен на 11 августа. Это будет первая отечественная лунная миссия после долгого перерыва — последняя советская автоматическая станция «Луна-24» была запущена в 1976 году. Руководитель проектов по Лунной программе НПО Лавочкина Кирилл Живихин в интервью RT рассказал о технических аспектах, отличающих новый лунный аппарат. Так, «Луна-25» в три с лишним раза легче предшественников благодаря ряду технических решений. С помощью специального научного оборудования аппарат проанализирует состав лунного грунта и передаст эти сведения на Землю. Живихин также отметил, что миссия «Луна-25» станет новым шагом в освоении естественного спутника Земли — посадка запланирована в ранее недоступных для человека районах Луны.
— Расскажите, пожалуйста, чем миссия «Луна-25» отличается от предыдущих лунных миссий, которые были реализованы ещё в СССР? Какими конструктивными особенностями обладает новый космический аппарат?
— Первое ключевое отличие космического аппарата «Луна-25», как мы его ещё называем «Луна-Глоб», от всех предыдущих — это его низкий вес. Он составляет всего 1800 кг, как у среднего автомобиля. Ради максимального снижения веса при разработке нового аппарата были применены новые технологии, а также наиболее прочные и лёгкие материалы.
Все аппараты предыдущих лунных миссий были в три с лишним раза тяжелее, для их вывода в космос требовались другие ракеты. Например, аппарат «Луна-24» весил 5800 кг.
Второе важное отличие — негерметичное исполнение аппарата. Приборы «Луны-25» установлены не в прочном герметичном корпусе с системой принудительной циркуляции охлаждающего газа, а на специальной негерметичной термостабилизированной панели, что позволило снизить вес аппарата.
Это техническое решение уже реализуется нами в рамках орбитальных программ, но на Луну аппараты в таком исполнении ранее не отправлялись.
Третье отличие миссии от предыдущих — это область посадки. Аппарат должен сесть в районе южного полюса Луны. В качестве основного района уже определена область в районе кратера Богуславский. Прежде все космические аппараты, и отечественные, и зарубежные, летали и садились в гораздо более низких широтах, ближе к лунному экватору.
Космический аппарат состоит из трёх основных частей: приборный контейнер, двигательная установка и посадочное устройство. Приборный контейнер — это основная часть аппарата, на которой расположены все служебные и научные системы. Именно их работа на Луне является основной целью данной миссии. Также на приборном контейнере располагаются ключевые элементы системы энергообеспечения.
Сверху приборного контейнера находится антенный комплекс — набор антенн для передачи служебной и управляющей информации, а также отдельные антенны, которые передают результаты работы научных приборов на Землю. Для получения передаваемой информации нами уже развёрнут специальный наземный научный комплекс.
Двигательная установка состоит из блока баков и двигателей. На аппарате установлено три типа двигателей: главный двигатель для торможения и дополнительные, которые распределены по периметру аппарата для коррекции орбиты и для обеспечения мягкой посадки. Посадочное устройство состоит из опор, на которые аппарат должен опуститься на поверхности Луны.
— А как будет осуществляться управление космическим аппаратом?
— Так как миссия автоматическая, то весь план полёта запрограммирован на Земле заранее и загружен в бортовой компьютер, оснащённый специальным программным обеспечением.
Бортовой компьютер был разработан специально для миссии «Луна-25» — это «мозг» нашего аппарата. Он обрабатывает все собираемые приборами данные, формирует телеметрию и передаёт её в наземный научный комплекс, а также получает команды с Земли, анализирует их и выдаёт целевые указания на двигательную установку и служебные системы. В пространстве аппарат ориентируется также за счёт звёздных и солнечных датчиков. Кроме того, для миссии «Луна-25» был специально разработан гироскоп (устройство, способное реагировать на изменение углов ориентации тела, на котором оно установлено. — RT). Он называется «БИУС-Л», где «Л» — означает для Луны.
На аппарате также установлена система энергоснабжения, которая состоит из трёх ключевых компонентов. Первый — панели солнечных батарей, которые установлены непосредственно на приборный контейнер. Обычно батареи находятся по бокам космических аппаратов в виде крыльев, но в данном случае подобное расположение — это ещё одна особенность миссии. Также есть специальная аккумуляторная батарея и устройства, стабилизирующие напряжение и контролирующие распределение энергии по всем приборам, установленным на аппарате.
Для обеспечения работы приборов в условиях холодной лунной ночи, с которой нам придётся столкнуться, на аппарате установлены тепловые блоки на основе радиоизотопного термоэлектрогенератора. В ночное время они обеспечивают тепловой режим для поддержания работоспособности приборов.
Более того, для функционирования приборов в условиях космоса была разработана система обеспечения теплового режима. Она состоит из термостабилизирующих сотопанелей и радиатора, которые совместно обеспечивают распределение тепла по приборному контейнеру и соответственно сбрасывают в космос избыточное тепло от приборов. Кроме того, мы применили покрытие из специального материала, который защищает все приборы, элементы двигательной установки и десятки датчиков от воздействия низких температур космоса.
— Расскажите, пожалуйста, подробнее, о научной аппаратуре для исследования лунного грунта.
— Весь комплекс состоит из восьми приборов, наиболее интересным из которых является лунный манипулятор. Он обеспечивает забор грунта на глубине до 30 см. Также на аппарате установлен анализатор грунта, который позволяет исследовать состав реголита. Собственно, все научные исследования по анализу грунта будут проводиться на поверхности Луны, а на Землю будут переданы уже результаты исследований и собранные данные.
— Сколько будет длиться полёт аппарата и как будет проходить само прилунение?
— Полёт аппарата до поверхности Луны займёт 10–12 дней. Во время полёта будет дважды проведена коррекция траектории аппарата с помощью двигательной установки, которая в нужный момент получит сигнал от бортового компьютера. Приблизившись к Луне, станция затормозится двигателем и перейдёт на круговую окололунную орбиту высотой 100 километров.
Чтобы начать прилунение, «Луна-25» с помощью основного тормозного двигателя перейдёт с орбиты на высоте 100 километров на более низкую орбиту, приблизившись к Луне сначала на расстояние 18 км. На высоте около 2 км аппарат должен занять вертикальное положение относительно поверхности Луны — этот манёвр обеспечит работа гироскопа и двигательной установки.
Дальше произойдёт мягкая посадка аппарата. Мягкость посадки обеспечит снижение с постоянной малой скоростью, которая будет регулироваться специально разработанным для миссии доплеровским измерителем. Он объединяет в себе две функции: контроль скорости и контроль дальности.
В момент посадки включатся четыре видеокамеры, расположенные на приборном контейнере. На «Луне-25» они обеспечивают передачу визуальной информации о рельефе поверхности Луны, чтобы мы понимали, где и в каких условиях садится аппарат. Всё же его конструкция достаточно требовательна к условиям посадки: у неё есть ограничения по размеру камней, на которые она может прилуниться, и по наклону рельефа. Поэтому камеры играют важную роль для успешной посадки.
— Каким образом проводилось тестирование аппарата? Сколько макетов было разработано для того, чтобы получить итоговый результат?
— Чтобы создать лётный образец космического аппарата, который отправится на Луну, нужно было провести огромное количество испытаний его отдельных элементов на устойчивость к воздействию различных факторов.
Например, создавался макет, на котором отрабатывались все возможные вибронагрузки, которые начинаются с момента транспортировки аппарата в аэропорт, откуда он будет доставлен на космодром, а также динамические нагрузки в условиях космоса и при посадке.
Отдельно создавалось несколько испытательных образцов двигательной установки, отдельные макеты делались для отработки заправки космического аппарата, отработки технических решений, вариантов расположения бортовой аппаратуры и т. д.
— Насколько миссия «Луна-25» важна для развития отечественной космической отрасли, а также для мировой науки?
— Миссия «Луна-25» открывает новую главу в исследовании спутника нашей планеты. Она позволит нам отработать технологию мягкой посадки на поверхность Луны, которая в последний раз использовалась почти полвека назад. Кроме того, посадка будет выполняться в ранее недоступные районы. Станция послужит демонстратором новейших технологий в области радиоэлектроники и автоматики, которые смогут применяться на последующих более сложных аппаратах.
Однако ею наша работа не ограничивается, параллельно мы уже занимаемся созданием и разработкой двух следующих миссий — «Луна-26» и «Луна-27». «Луна-26» — это аппарат, который будет находиться на орбите Луны около трёх лет и производить съёмку поверхности в различных спектрах. «Луна-27» — аппарат, похожий на «Луну-25», но более тяжёлый, в котором будет размещено больше научной аппаратуры. Кроме того, в дальнейшей перспективе мы планируем приступить к разработке «Луны-28». Её целью будет забор и доставка на Землю лунного грунта.
Технологии, которые закладываются и отрабатываются в автоматических космических аппаратах — автономная навигация, мягкая посадка, новые методы терморегулирования, связь в различных условиях — всё это нужно для скорейшего освоения Луны человеком. Чем больше будет автоматических космических аппаратов, тем быстрее и масштабнее будет осваиваться космическое пространство.