Луна-25: почему вышло как вышло?
Всё произошло 19 августа. Примерно в 14:57 по московскому времени связь со станцией прервалась и больше не восстановилась.
Полёт нормальный
«Луна-25» стала первой за последние полвека российской научной миссией, направленной к естественному спутнику Земли. 11 августа ракету с космическим аппаратом запустили с космодрома Восточный. Все ждали, что АМС (автоматическая межпланетная станция) сядет на Южном полюсе спутника и начнёт проводить разнообразные исследования, в частности искать следы воды в лунном грунте.
С момента отстыковки от «Фрегата», АМС (автоматическая межпланетная станция) с помощью своих двигателей самостоятельно выполнила все манёвры: 12 августа скорректировала траекторию, двигатели в процессе исправно проработали 46 секунд. А 13 августа успешно включились научные приборы на борту.
Помимо фоток провели и первые научные наблюдения: например, ядерно-физический инструмент АДРОН-ЛР (активный детектор нейтронов и гамма-лучей) произвёл измерения радиационного фона на борту «Луны-25».
14 августа орбиту скорректировали во второй раз, двигатели снова не подвели и работали 24,3 секунды.
15 августа нам показали уже и цветной снимок, сделанный при помощи всё той же СТС-Л.
16 августа АМС (автоматическая межпланетная станция) дважды включала двигатели и успешно вышла на орбиту Луны. В первый раз это случилось в 11:57 по московскому времени, использовался корректирующий тормозной двигатель (двигатели работали 243 секунды). Во второй раз работали двигатели мягкой посадки (76 секунд).
А уже 17 августа «Луна-25» впервые сфотографировала... Луну в районе кратера Зееман. После чего провела наблюдения приборами АДРОН-ЛР (активный детектор нейтронов и гамма-лучей) и ПмЛ (пылевой монитор), АРИЕС-Л (широкоугольный ионный энерго-масс анализатор): измерила потоки гамма-лучей и нейтронов от поверхности спутника, провела анализ космической плазмы и газопылевой экзосферы на окололунной орбите (чтобы изучить состав грунта подробнее).
В итоге этих двух кадров с Луны, сделанных на посадочные камеры системы СТС-Л, хватило, чтобы учёные из ИКИ РАН (Институт космических исследований Российской академии наук) и МИИГАиК (Московский государственный университет геодезии и картографии) сделали привязку к цифровой модели рельефа. Чтобы в будущем космические аппараты могли более точно определять орбиту.
Фотографии показали, что дно кратера усеяно множеством мельчайших углублений. Такое явление возникает, когда часть материала, выброшенного ударом, возвращается обратно и создает множество небольших «выбоин». Эти структуры представляют особый интерес с точки зрения лунной геологии.
Также были получены данные с научных приборов (с ними учёным ещё придётся повозиться).
Спектрометр нейтронных и гамма-лучей АДРОН-ЛР обнаружил наиболее интенсивные линии химических элементов лунного грунта в энергетическом спектре гамма-излучения.
Впервые на орбите Луны запустили ионный анализатор энергии и массы АРИЕС-Л, который был создан для исследования ионной экзосферы в ближней окололунной области. Эти данные помогли подобрать лучший режим работы прибора на поверхности Луны, чтобы измерять энергетический спектр частиц в диапазоне от 10 эВ до 3000 эВ.
Чуть позже прибор ПмЛ, который мониторит микрочастицы, летающие у поверхности Луны и следит за характеристиками плазмы вокруг, сообщил о столковении с микрометеоритом. Скорее всего, этот микрометеорит связан с метеорным потоком Персеиды, который «Луна-25» успешно преодолела во время своего полёта.
18 августа двигательная система АМС «Луна-25» успешно скорректировала орбиту за 40 секунд, чтобы подстроить параметры под окончательный выход на орбиту перед посадкой.
Хорошие события на этом заканчиваются.
Что случилось?
И вот 19 августа «Луна-25» должна была выдать импульс для выхода на предпосадочную орбиту. Оказалось, что фактические параметры импульса не совпали с расчётными. Поэтому аппарат перешёл на нерасчётную орбиту и разбился о поверхность Луны.
Планировалось, что АМС (автоматическая межпланетная станция) выйдет на предпосадочную орбиту с периселением (ближайшая точка к Луне). Были определены и параметры такой орбиты — 100 на 18 км и ожидалось, что станция проведёт на этой орбите примерно 48 часов, в течение которых были возможны дополнительные коррекции траектории.
Далее аппарат должен был начать посадку за счёт двух запусков двигателя, чтобы резко замедлиться, пролететь в свободном падении до высоты 1200-800 м, после чего двигатели снова включились бы и обеспечили мягкое приземление.
К сожалению, отключение двигателя произошло не штатно, в соответствии с циклограммой, а по временной отсечке, и вместо запланированных 84 секунд он отработал 127 секунд. Это и послужило основной причиной аварии
Однако фактический импульс оказался больше, и в результате «Луна-25» вышла на траекторию, где периселений оказался на уровне или даже ниже поверхности лунного тела, и всё — поздравляю, вы разбились.
Есть несколько предположений, почему же это случилось: могла вкрасться ошибка в расчеты на Земле, произошел баг в программе работы двигателя или сам двигатель неправильно отреагировал на команду торможения.
Впрочем, версия вездесущих диванных экспертов, которые говорили, что во всём виноват метеорит, не выдерживает никакой критики. Во-первых, попадание метеорита зафиксировал прибор, который для этой цели и был создан.
А во-вторых — если бы попадание метеорита повредило АМС, невозможно было бы в принципе начать манёвры.
Ещё стоит отметить, что около 9 вечера Луна зашла над Россией и оказалась недоступна для трех наших наземных станций: в Уссурийске, Крыму и Подмосковье. Возможно, проблему могли бы решить корабли дальней космической связи, но их совсем не осталось…
Юрий Борисов рассказал, что «Луна-25» разбилась из-за того, что акселерометр не передал информацию для выключения двигателя. И это только одна из 16 возможных причин неправильной работы акселерометра.
Куда она упала? Специалисты Баллистического центра ИПМ им. М.В. Келдыша РАНБ просчитали траекторию движения и сообщили, что «Луна-25» упала в 42-километровый кратер Pontecoulant G в южном полушарии вблизи древнего цирка (замкнутой, как амфитеатр, котловины) Понтекулан.
Предполагаемое место падения
Не забывайте, что на орбите Луны работают и другие аппараты. Такие как LRO, например. И он недавно сфотографировал вероятное место падения «Луны-25» — на поверхности спутника появился новый кратер.
На этой гифке чередуются снимки LRO с 27 июня 2020 года по 24 августа 2023 года — до и после появления нового ударного кратера
Достаточно сравнить два снимка (старый сделали в июне 2022 года), чтобы увидеть новый кратер. Он находится близко к примерной точке столкновения с «Луной-25». Поэтому команда LRO считает, что он, скорей всего, появился из-за падения аппарата, а не по естественным причинам.
Новый кратер имеет около 10 метров в диаметре и расположен на 57,865 градуса южной широты и 61,360 градуса восточной долготы на высоте около минус 360 метров. Точка столкновения находится на крутом (более 20 градусов) внутреннем краю кратера Pontecoulant G, примерно в 400 километрах от предполагаемой точки посадки «Луны-25» (69,545 градуса южной широты, 43,544 градуса восточной долготы).
Почему так?
Если отойти от технических причин крушения аппарата, можно сказать, что виной всему недостаток опыта. Почти полвека Россия не запускала на Луну аппараты, в советское время же пуски проводились практически ежегодно. Грубо говоря, сейчас у нас есть теория, которая как известно, без практики — мертва.
Например, с 1958 по 1976 годы, СССР только к Луне запустил 45 станций. Да, далеко не все пуски были успешны (31 из них закончился неудачей, такие аппараты остались под кодовыми именами формата «Е-...». А как раз успешные или частично успешные миссии мы и знаем под «Лунами»). Но именно благодаря этому опыту советская наука и достигла необходимой «космической формы», которую теперь нужно набрать вновь.
До успешной посадки аппарата «Луна-9» в рамках советской «Программы Е-6», три предыдущих миссии — «Луна-5», «Луна-7» и «Луна-8» — завершились крушением при контакте с лунной поверхностью, а некоторые и вовсе пролетели мимо Луны, либо вообще не долетели.
Причём это не значит, что мы такие отсталые, а у других всё прекрасно. Рассматривая даже не времена «Лунной гонки», а относительно недавние события: неудачами закончились миссии китайского «Лунцзяна-1» в 2018 году, израильский «Берешит» в 2019, американские Lunar IceCube и Lunar Flashlight в 2022, японские Hakuto-R и OMOTENASHI... Индия, которая недавно успешно посадила свой «Чандраян-3», в 2019 году потеряла посадочный модуль «Викрам» «Чандраяна-2».
Современная Россия ещё ни разу не сажала космические аппараты на другие космические тела. Безусловно, у СССР был обширный опыт с посадочными аппаратами: первая мягкая посадка на Луну, первая мягкая посадка на Марс, первая мягкая посадка на Венеру — все они за СССР. Но с тех пор, как советские специалисты успешно посадили на Луну свой последний аппарат, прошло уже 47 лет… Те люди уже давно на пенсии, а многих и вовсе нет с нами. «Луну-25» создавало новое поколение разработчиков, которым нужно с нуля набираться опыта
В общем, космос всегда был (и остаётся) удовольствием дорогим и сложным.
Да, мы запускаем аппараты в дальний космос и работаем с ними, но иные миссии требует опыта, который мы только получаем.
Что дальше?
Итак, что же мы имеем по итогу? «Луна-25» успешно стартовала, вышла на орбиту, долетела до Луны, вышла на её орбиту, сделала фото и провела научные измерения. Для первой попытки вполне неплохо.
Да, очень обидно, что не удалось прилуниться. В особенности жаль труды людей из НПО Лавочкина, ИКИ РАН и других, кто был причастен к этой миссии. Но, самое главное теперь — понять, в чём были недоработки АМС (автоматической межпланетной станции), провести работу над ошибками и исправить их к моменту запуска «Луны-27». Или даже раньше.
Раньше потому, что Юрий Борисов в своём интервью упомянул, что одним из вариантов продолжения программы может быть повторение миссии по посадке на Южный полюс Луны в 2025-2026 гг. И это вполне реально, т.к. некоторые приборы могут быть продублированы, а российские конструкторы и учёные «горят идеей продолжения лунного проекта».
Не нужно делать из этого трагедию, нужно сделать выводы и продолжить работу в этом направлении
Помимо всего прочего, эта миссия показала, что Россия может отправлять АМС к Луне при помощи средних ракет «Союз-2.1б» (ранее этим занимались тяжелые «Протоны»).
Неудача «Луны-25» напоминает нам, что исследование космоса — дело сложное и рискованное, и даже с хорошей подготовкой вполне возможны проблемы, но подобные инциденты помогают учёным лучше готовить будущие миссии. Именно поэтому очень важно учиться на ошибках и стараться совершенствовать технику, чтобы в будущем космические путешествия были успешнее.
Покойся с миром, «Луна-25»!
P.S.
По последней инфе от Роскосмоса, авария случилась из-за того, что одна из важных частей, блок акселерометров в приборе БИУС-Л (блок измерения угловых скоростей), не включилась правильно из-за пересечения команд с разными приоритетами. Распределение команд в массивах данных произошло вероятностно (то есть случайно).
Из-за этого на управляющий блок поступали неверные сигналы с акселерометров. И из-за этого не удалось вовремя выключить двигатель и остановить космический аппарат, как нужно было. Отключение произошло с запаздыванием.
Теперь, чтобы избежать подобных ситуаций в будущем, сделаны рекомендации по улучшению системы для следующих миссий на Луну.