Лунная гонка XXI века: какие страны претендуют на спутник Земли

Прежде чем начать разговор о лунной гонке, ответим на главный вопрос: зачем она вообще нужна? В первую очередь дело, конечно, в ресурсах. И это не научная фантастика. Еще в 2020 году президент США Дональд Трамп подписал указ о коммерческой добыче ресурсов на Луне и других небесных телах. А в июне этого года агентство НАСА объявило, что планирует начать извлекать из лунного реголита железо и редкоземельные металлы уже в ближайшие десять лет.

В сыпучем лунном грунте содержатся кремний, алюминий, железо, кальций, магний и титан, а также в малых количествах марганец, натрий, калий и фосфор. В некоторых кратерах обнаружены редкоземельные металлы, которые имеют критическое значение для высокотехнологичных отраслей, включая медицину и энергетику. В перспективе затраты на добычу и доставку на Землю этих ископаемых могут быть вполне оправданны.

На этом изображении Северного полушария Луны каждый цвет соответствует породе с разным химическим составом Иллюстрация: © NASA/JPL

Современные лунные экспедиции неспроста нацелены не на экватор, а на полюса, где обнаружили водяной лед. Из него можно добывать не только необходимые людям воду и кислород, но и производить ракетное топливо. А это делает Луну идеальной стартовой площадкой для полета к другим планетам с их ресурсами и новыми горизонтами для научных исследований. Ведь в отсутствие атмосферы для взлета с нее требуется значительно меньше энергии, чем с Земли.  

«Для ученых Луна — это книга, в которой записана и находится в идеальной сохранности история эволюции Солнечной системы, стертая с поверхности Земли ветрами и дождями. Любой поиск тем и хорош, что дает не только предсказуемые, но и неожиданные открытия. Я уверен, что лунные экспедиции преподнесут нам немало полезных сюрпризов», — объясняет научный руководитель Института космических исследований Российской академии наук Лев Зелёный.

Кроме того, крайне разреженная атмосфера делает Луну идеальным местом для установки оптических и радиотелескопов. Лунные обсерватории дешевле и проще в модернизации, чем космические аппараты вроде «Хаббла» и «Джеймса Уэбба». Работа в таких условиях позволит получить четкие изображения отдаленных областей Вселенной. Кстати, по той же причине солнечные батареи на ближайшем к нам небесном теле в 6–8 раз эффективнее. Сейчас вопрос только в том, как там лучше накапливать и хранить энергию.

Таким образом, повышенный интерес к Луне вполне оправдан. Колонизация в том или ином виде — дело времени. И сейчас мы наблюдаем ее начало. За последние десятилетия человечество доказало, что этот спутник можно и нужно осваивать. Расскажем, о пионерах этого дела. 

Россия

«Луна–25» должна была стать первым аппаратом, совершившим посадку на Южном полюсе спутника. В течение года после этого она должна была искать и изучать органические соединения, в первую очередь воду. Также планировалось собрать реголит с глубины до 40 см и провести его анализ прямо на борту. Судя по всему, теперь этим займутся следующие российские станции. 

Схема посадки автоматической станции «Луна-25» Иллюстрация: © Роскосмос

Вслед за «Луной-25» «Роскосмос» планирует отправить еще три автоматические станции, и каждая по-своему уникальна. В 2030 году «Луна-28» попытается доставить на Землю образцы водяного льда. Полет космонавтов на спутник — вопрос не ближайшей перспективы, но такие планы есть. Для их реализации потребуются пилотируемый транспортный комплекс, лунный взлетно-посадочный корабль и сверхтяжелая ракета-носитель.  

Кроме того, Россия и Китай на правительственном уровне договорились о строительстве Международной научной лунной станции (МНЛС). Это будет комплекс экспериментально-исследовательских средств как на поверхности спутника, так и на его орбите. Развертывание МНЛС должно начаться в 2025 году, а эксплуатация — еще через 10 лет. Станция будет работать в беспилотном режиме, но, возможно, ее сделают обитаемой.

«Луна-25» была оснащена манипулятором для забора реголита, лазерным масс-анализатором, инфракрасным спектрометром, активным детектором нейтронов и гамма-лучей, панорамным анализатором ионов и нейтралов, пылевым монитором и телесистемой с восемью камерами Иллюстрация: © АО «НПО Лавочкина»

Свой вклад Россия внесла и в работу американской автоматической орбитальной станции Lunar Reconnaissance Orbiter, запущенной в 2009 году. На ней установлен созданный в Институте космических исследований РАН лунный исследовательский нейтронный детектор. Его использовали для составления подробных карт содержания атомов водорода на лунной поверхности. Именно этот прибор неожиданно обнаружил районы с высоким содержанием водорода около Южного полюса Луны. 

США

После шести успешных высадок на Луну, последняя из которых состоялась в 1972 году, американцы на долгие десятилетия потеряли к ней интерес. В то время мысли политиков и конструкторов устремились к Марсу. Правда, и полвека спустя он остается недосягаемой мечтой. Государственную программу США по высадке человека на Красной планете свернули в 2010 году. Однако через семь лет президент Дональд Трамп подписал Директиву № 1 по возвращению астронавтов на Луну и их первому полету на Марс.

Так родилась программа «Артемида», к которой присоединились космические агентства более двух десятков стран. Однако главная роль отведена, разумеется, НАСА, а героем второго плана стало Европейское космическое агентство (ЕКА). В ноябре прошлого года они впервые в истории космонавтики успешно запустили на ретроградную орбиту Луны корабль «Орион» без экипажа. Пилотируемый облет спутника намечен на конец 2024 года, а когда ждать высадки, пока не понятно.

Пока что «Орион» совершил только беспилотный облет Луны Иллюстрация: © Paopano / Shutterstock / FOTODOM

Изначально планировалось отправить астронавтов на Луну в ноябре 2024-го, но потом эти сроки сдвинули на год. В начале августа появилась новость о том, что подрядчики — компании Axiom и SpaceX — не укладываются в сроки по доработке скафандров и испытаниям ракетных систем соответственно. Возможно, с возвращением человека на Луну американцам придется повременить, но настроены они серьезно.

Высадка на поверхность спутника — лишь начальный этап программы, ведь ограничиваться успехами полувековой давности попросту нет смысла. Американцы намерены построить рядом с Южным полюсом настоящую обитаемую исследовательскую базу, искать полезные ископаемые, изучать способы их добычи и проводить многочисленные исследования космоса. Но главная цель в конечном итоге, конечно, Марс. Предположительно лунная база станет перевалочным пунктом для будущих миссий к Красной планете.

Как бы то ни было, на сегодняшний день американцы реализуют самую масштабную лунную программу в мире. Сроки могут сдвигаться, но сомнений в достижении основных целей «Артемиды» у специалистов нет.

Новый скафандр для высадки на Луне еще предстоит доработать Фото: © Axiom Space, Inc

Китай

Красный дракон — ближайший преследователь Соединенных Штатов в том, что касается высадки человека на Луне. Пекин намерен сделать это к 2030 году. Для достижения поставленных целей потребуются новая ракета-носитель «Чанчжэн-10», пилотируемый космический корабль нового поколения, посадочный модуль и пилотируемый луноход. На поверхности тайконавты будут изучать возможность строительства лунной научно-исследовательской и экспериментальной станций и проводить непрерывные исследования, а также соответствующие технические испытания.

Свою лунную программу Китай начал разрабатывать еще в 1998 году и утвердил ее шесть лет спустя под названием «Чанъэ». Вскоре китайцы облетели естественный спутник Земли и уже в 2013-м успешно совершили мягкую посадку на Луну, став третьей страной, которой это удалось. В декабре 2020 года автоматическая межпланетная станция «Чанъэ-5» доставила на Землю два килограмма реголита, которым китайцы по устоявшейся традиции поделились с учеными из других стран. Двумя годами ранее ее предшественница первой в истории села на обратной стороне Луны. Следующий шаг — создание Международной научной лунной станции. Среди целей проекта, помимо исследований и экспериментов, заявлено и освоение ресурсов. 

Спускаемая капсула «Чанъэ-5», которая доставила на Землю 2 кг лунного реголита Фото: © Shan_shan / Shutterstock / FOTODOM

Примечательно, что два года назад Китай успешно доставил на Марс колесный аппарат и вскоре озвучил смелые планы по отправке людей на Красную планету уже в 2033 году. Всего до 2043 года Пекин намерен осуществить пять пилотируемых миссий на Марс. В планах построить обитаемую базу, для работы которой китайские инженеры хотят использовать местные ресурсы, включая возможное извлечение воды из недр планеты, синтез кислорода и выработку электричества. Отрабатывать технологии планируют именно на Луне. 

Япония

Свой первый искусственный спутник Земли японцы вывели на орбиту в 1970 году, и сегодня по объему космической деятельности Страна восходящего солнца уступает только России, США и Китаю. В 1990 году японцы запустили к Луне космический зонд «Хагоромо», а в 2007-м реализовали крупнейшую со времен американской миссии «Аполлон» лунную программу «Кагуя». Помимо основного орбитального модуля, экспедиция включала вспомогательные спутники «Окина» и «Оюна». Вместе они выполняли несколько научных задач, включая изучение формирования и эволюции Луны, анализ ее поверхности, поиск воды и других ресурсов. Следующие запланированные экспедиции к Луне отложили из-за нехватки финансирования.

Однако в 2019 году Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) объявило о намерении начать покорение Луны без участия человека — роботами. К проекту подключили Технологический институт Сибаура, Университет электрокоммуникаций, Киотский университет и строительную фирму Kajima Corporation. Проект начался с создания автоматизированных трактора и экскаватора, приспособленных для работы в условиях Луны. Они должны подготовить участок под строительство базы, сделать для нее углубление и после ее постройки засыпать реголитом, чтобы создать защиту против радиации. К 2029 году на Луну должен попасть пилотируемый ровер, а через год прилететь и сами астронавты.  

Этапы строительства японской исследовательской базы на Луне Иллюстрация: © Kajima Corporation

В Японии также есть частные инициативы по освоению Луны. В апреле этого года посадочный модуль Hakuto-R компании ispace разбился при посадке в районе кратера Атлас на видимой стороне естественного спутника Земли. Причиной стала ошибка бортового компьютера. Примечательно, что на модуле находился разработанный в ОАЭ мини-луноход «Рашид». Так что арабы тоже участвуют в лунной гонке, но об этом позже.

По заверению ispace, несмотря на крушение, аппарат доказал свою надежность и функционировал исправно до контакта с лунной поверхностью. Для ispace запуск следующего модуля лишь вопрос времени.

Индия

Освоение космоса Индия начала в 1963 году. Правда, ракета тогда была американской и не достигла низкой околоземной орбиты — такие запуски космические державы не учитывали даже в те годы. С отправкой спутника индийцам помог Советский Союз в 1975 году, а самостоятельный старт им удалось провести только через пять лет. Первый индиец в космос также полетел на «Союзе», и наши страны до сих пор продолжают сотрудничество в аэрокосмической сфере, хотя Дели старается идти своим путем.

Индия твердо намерена стать четвертой страной пилотируемой космонавтики. Первые виоманавты должны были отправиться на орбиту еще в прошлом году, но не сложилось. Зато четвертой страной, совершившей мягкую посадку на Луну, Индия может стать уже через пару дней. Автоматическая межпланетная станция «Чандраян-3» должна прилуниться у Южного полюса 23 августа. 

Индийская автоматическая межпланетная станция «Чандраян-3» Фото: © agilard / Shutterstock / FOTODOM

Собственно, мягкая посадка и является главной целью миссии. Ее отработка станет залогом успеха последующих лунных начинаний. Предыдущая экспедиция «Чандраян-2» в 2019 году потерпела фиаско — посадочный модуль «Викрам» разбился о лунную поверхность. На борту нового аппарата находится 27-килограммовый вездеход «Прагъян», основная задача которого опять же продемонстрировать работоспособность. За 14 земных суток станция также проведет ряд научных экспериментов. В 2026–2028 годах при поддержке Японского агентства аэрокосмических исследований Индия планирует отправить на Луну станцию «Чандраян-4», в состав которой также войдет луноход.

Европа

Первую автоматическую станцию для исследования Луны Европейское космическое агентство запустило в 2003 году. «Смарт-1» стал первым космическим аппаратом с ионным ракетным двигателем. В течение трех лет он проводил исследования естественного спутника Земли, но создавался главным образом для отработки технологий. Сейчас на окололунной орбите находятся два европейских микроспутника ARTEMIS P1 и ARTEMIS P2, которые помогают изучать магнитное поле Луны. 

До недавнего времени ЕКА активно участвовало в российской программе «Луна-ресурс», которая предполагает отправку станций «Луна-26», «Луна-27» и «Луна-28». В частности, его технологии использовались для разработки системы забора реголита. Также Европейский сервисный модуль стал частью американского пилотируемого корабля «Орион», предназначенного для высадки людей на Луне. Это основной элемент питания и движущей силы аппарата. 

Еще одна европейская технология, которая пригодится на Луне, скрывается под аббревиатурой ISRU и посвящена использованию местных ресурсов. Она уже успешно применяется на марсоходе «Персеверанс», который приступил к работе на Красной планете в феврале 2021 года. На его борту установлен прибор для производства кислорода из углекислоты марсианской атмосферы. Подобное устройство должно будет добывать кислород из лунного реголита, а также железо, кальций, алюминий и титан.

В 2019 году ЕКА объявило о планах начать добычу полезных ископаемых на Луне уже в 2025 году, но пока у общественности есть только красивые изображения-рендеры. В целом европейские лунные начинания сталкиваются с серьезным недофинансированием. Своими технологиями и экспертизой ЕКА в основном поддерживает чужие программы. 

Лунная база в представлении художников Европейского космического агентства Иллюстрация: © ESA

Южная Корея

Страна утренней свежести присоединилась к лунной гонке в августе прошлого года. Исследовательский орбитальный аппарат «Данури» с мыса Канаверал в космос вывела американская ракета-носитель Falcon 9. Орбиты естественного спутника Земли аппарат достиг к декабрю.

На спутнике, срок службы которого ограничен одним годом, установлены несколько корейских приборов и один американский — ShadowCam. Разработка НАСА даст возможность впервые в истории в высоком разрешении увидеть лунные области с постоянной тенью. Корейская PolCam позволит получить карту всего естественного спутника с использованием поляризованного света, чего еще не было сделано ни для одной луны или планеты. Эти данные расскажут о геологии различных участков Луны. В конечном итоге это облегчит выбор посадочных площадок для будущих космических аппаратов, в том числе корейского.

Одну из них лунных загадок должен решить установленный на «Данури» магнитометр KMAG. Миллиарды лет назад на ранней стадии своего существования Луна обладала сильным магнитным полем. Но ее железное ядро настолько мало, что ни одна из существующих теорий не может объяснить, как оно могло создавать столь сильное магнитное поле.   

«Данури» ознаменовал целую серию южнокорейских экспедиций к Луне. К 2030 году Сеул планирует доставить на Землю образцы реголита.  

Израиль

Седьмой страной, которая вывела свой аппарат на лунную орбиту, стал Израиль. Аппарат «Берешит» успел передать небольшое количество данных о магнитном поле спутника Земли, после чего неудачно прилунился. Примечателен он в первую очередь тем, что создан на частные инвестиции компанией SpaceIL при участии концерна «Авиационная промышленность Израиля». В космос аппарат доставила американская ракета Falcon 9.

Также благодаря «Берешиту» широкая общественность узнала про тихоходок и быстро превратила их в мем. Эти микроскопические беспозвоночные примечательны невероятной выносливостью и способностью выживать в самых тяжелых условиях. Сотни таких существ отправили на Луну в состоянии криптобиоза в составе лунной библиотеки «Архив человеческих знаний». Она представляет собой 25 никелевых пластин толщиной в несколько микрон, на которых содержатся почти вся английская «Википедия», тысячи книг, сведения о пяти тысячах языков и даже секреты фокусов Дэвида Копперфильда. На верхние четыре пластины нанесены фотографии, тексты и графики, которые можно рассмотреть в микроскоп при увеличении в 100 раз. Остальные содержат цифровые массивы данных, записанные в формате DVD. Увы о судьбе тихоходок и библиотеки доподлинно ничего не известно.

Верхняя пластина лунной библиотеки © Arch Mission Foundation

Сразу после крушения аппарата был запущен проект «Берешит 2.0». Его отправка на Луну запланирована на 2025 год.

Объединенные Арабские Эмираты

Развивать космическую отрасль арабы начали в 2006 году, когда был учрежден Национальный институт перспективной науки и техники. Уже через три года они отправили в космос свой первый спутник дистанционного зондирования Земли DubaiSat-1. Правда, собрали его корейцы, а выводила с Байконура российская ракета-носитель «Днепр». В создании следующего аппарата принимали участие уже и арабские инженеры. Полностью свой KhalifaSat ОАЭ вывели на орбиту в 2018 году, а вскоре отправили космонавта на МКС.

В 2017 году Эмираты объявили о запуске программы «Марс-2117», которая предполагает участие в лунных исследованиях NASA. Вклад арабов заключался в создании 10-клиограммового лунохода «Рашид», оснащенного целым комплексом исследовательского оборудования, включая анализаторы пыли, грунта и радиации и зонд Ленгмюра для определения температуры и плотности электронов, а также электрического потенциала плазмы. Однако полетел этот аппарат на Луну с частной японской миссией, которая, как уже было сказано выше, потерпела неудачу. Впрочем, постройка «Рашида-2» уже началась.

Арабский луноход «Рашид» Фото: © Arnold O. A. Pinto / Shutterstock / FOTODOM

Что же касается программы «Марс-2117», то она предполагает ни много ни мало строительство на Красной планете целого города. Звучит фантастически, но прообраз будущего поселения, которое получило название Mars Science City, уже строят на Земле. А еще Арабские Эмираты стали пятой страной, сумевшей доставить свой аппарат на Марс. Сконструировать станцию «Аль-Амаль» им помогали американские инженеры.

Луна привлекает все больше внимания, в том числе частных компаний. Освоить естественный спутник Земли должно помочь международное сотрудничество с привлечением бизнеса. В отдаленной перспективе могут появится и лунные туристы (впрочем, пока и космических было всего чуть больше десятка). Как бы то ни было, вторая лунная гонка идет уже не за престиж, хотя и этот фактор играет роль, а носит прикладной характер: именно изучение спутника и отработка на нем существующих технологий приблизит человека к Марсу.