Вверх ногами: как прошел японский сверхточный полет на Луну

28.01.2024, 13:53 kz.kursiv.media

В конце минувшей недели мировые новости запестрели заголовками вроде: «Сверхточный японский лунный модуль попал в цель, но, похоже, вверх ногами». Звучит несколько комично, так и представляешь себе незадачливого японского робота-трансформера, воткнувшегося головой в лунный грунт. Но что же произошло на самом деле? Давайте разберемся, это интересно, да и без трансформеров там, кстати, тоже не обошлось.

Для начала кратко вспомним историю. Так называемая «космическая гонка» (space race) развернулась в 50-60-е годы прошлого века между сверхдержавами СССР и США. Разумеется, Луна стала в ней самым ценным призом. Соперники шли практически «голова в голову» — мягкая посадка на спутник Земли была осуществлена США и СССР почти одновременно в 1966 году. Выпустить на поверхность мобильный исследовательский модуль СССР удалось в 1970 г., а США в 1971. Но кульминацией противостояния стала, конечно, высадка американских астронавтов на Луну в 1969 г. Как сказал лунный астронавт Нил Армстронг: «Маленький шаг для одного человека, но огромный скачок для всего человечества». Достижение, не повторенное до сих пор никем, в том числе самими американцами.

Особенно поразительно выглядит этот успех, достигнутый 45 лет назад, если учесть уровень технологий. Бортовой компьютер доставившей людей на Луну миссии «Аполло-11» имел общий объем памяти порядка 70 Кб (в 100 тысяч раз меньше, чем у обычного современного ноутбука) и мог выполнять 40 тысяч действий в секунду (современный ноутбук — до 10 миллиардов).

Недаром слово moonshot (буквально «выстрел в Луну»), которым обозначалась миссия «Аполло-11», вошло в современный английский как идиома, обозначающая «попытку совершить нечто почти невозможное». Впрочем, и в конце 60-х в США прекрасно понимали сложность задачи — 30 лет спустя после успеха «Аполло-11» американское правительство раскрыло, что спичрайтер президента Никсона заранее написал текст его обращения к нации на случай провала миссии, оно называлось In Event of Moon Disaster — «В случае лунной катастрофы». Краткую, но прочувствованную речь в память о погибших астронавтах можно найти и почитать в президентских архивах.

К счастью, катастрофы не случилось, а вот космическая гонка по мере разрядки международной напряженности постепенно сошла на нет, завершившись в 1976 г. посадкой на Луну советской автоматической станции «Луна-24». В исследованиях спутника Земли наступило длительное затишье.

В XXI веке на Земле вновь появилась сверхдержава, рискнувшая соперничать с США — Китай. Он и дал старт «второй космической гонке» (Space race 2.0), разработав собственную лунную программу названную в честь богини Луны «Чанъэ». Первый полет вокруг Луны модуль «Чанъэ-1» совершил в 2007 году, а в декабре 2013 г. спускаемый аппарат миссии «Чанъэ-3» успешно совершил мягкую посадку на Луне и выпустил небольшой луноход «Юйту» («Нефритовый заяц»). Так Китай стал третьей страной в мире после США и СССР, сумевшей посадить космический аппарат на спутник Земли. В конце 2020 г. лунный зонд «Чанъэ-5» смог не только успешно прилунить посадочный модуль, но и вернуть его обратно на Землю с образцами лунного грунта.

Другие страны подняли перчатку — о своих лунных программах объявили США, Индия, Япония, Россия, ЕС, Южная Корея, ОАЭ, Израиль. Усилия начали приносить плоды — в 2023 г. успешно прилунить посадочный модуль миссии «Чандраян-3» сумела Индия (со второй попытки: модуль «Чандраян-2» разбился в 2019 году). Россия в том же году отправила к спутнику Земли «Луну-25», аппарат добрался до орбиты, но совершить мягкую посадку не сумел.

И вот, наконец, совсем немного отстав от индусов в январе 2024 на Луну опустился модуль SLIM разработанный японским аэрокосмическим агентством JAXA. Миссия, судя по сообщениям JAXA, увенчалась успехом, хотя прошла и не совсем гладко. Так что же там произошло? Чтобы лучше понять это, поговорим немного подробнее о самом проекте SLIM.

Надо сказать, что поскольку первое, второе и даже третье место неофициального «Лунного пьедестала» в номинации «Успешно прилунить космический аппарат» уже заняты СССР, США и Китаем (или Индией, если учесть, что СССР больше нет), каждая страна, отправляющая автоматическую миссию на Луну, старается придумать какую-то свою дополнительную «фишку». Приятно же написать в пресс-релизе «мы первыми в мире…»

Япония не стала исключением: SLIM сконструирован с целью сверхточного прилунения. Благодаря системам распознавания изображений и коррекции траектории он должен был опуститься на расстоянии не более 100 метров от заранее намеченной цели, в отличие от всех прочих спускаемых лунных аппаратов, чья точность измеряется километрами, а то и десятками километров. В прессе (с подачи пиарщиков JAXA) SLIM заранее прозвали «Лунным снайпером» (Moon Sniper). Помимо удачного пиара, идея имеет и прикладное значение — высокая точность доставки оборудования позволит изучать именно те области планет, которые представляют наибольший научный интерес, а не те, куда удалось более или менее случайно попасть.

Кроме того, JAXA поставила себе задачу создать и протестировать максимально компактную и легкую конструкцию, поскольку в космических полетах масса критически важна (от нее зависит необходимый запас топлива и стоимость всей миссии). Отсюда и название модуля Smart Lander for Investigating Moon — «Умный спускаемый аппарат для изучения Луны», которое сокращается как SLIM — «тонкий, стройный» по-английски. В итоге получился аппарат, по размерам примерно сопоставимый с городской микролитражкой типа Nissan Micra и массой в снаряженном состоянии 700-730 кг. Кроме того, SLIM был снабжен сразу двумя мини-луноходами LEV.

LEV-1 разработан совместно университетом Чуо и JAXA. Он весит около 2 кг и может автономно передвигаться прыжками. LEV-1 оснащен фотокамерой, термометром, а также системой связи с Землей для передачи изображений. LEV-2 (также известный как SORA-Q) еще миниатюрнее — в сложенном виде мини-луноход представляет собой мячик диаметром 8 см и весом 250 грамм. Оказавшись на лунной поверхности он трансформируется — половинки шара расходятся, превращаясь в колеса, одновременно освобождая две фотокамеры и небольшой «хвост» — стабилизатор. LEV-2 разработали Sony, университет Дошиша и компания Takara Tomy. Да, та самая Takara Tomy, знаменитая японская игрушечная компания, придумавшая в середине 80-х роботов-трансформеров, ставших позднее мегапопулярной франшизой. Опыт компании по созданию механизмов игрушек, умеющих трансформироваться в максимально компактную форму, оказался идеально соответствующим идеологии проекта SLIM.

Задача двух роверов — быть сброшенными незадолго до посадки и сделать снимки модуля, который, очевидно, может фотографировать лунную поверхность, но не может снять сам себя. По сути, LEV — этакие межпланетные самоходные селфи-камеры, мечта каждого блогера. Какой же современный пиар без соцсетей и селфи! Но в этих снимках есть и практический смысл: если что-то пойдет не так, ученым очень важно получить изображение прилунившегося модуля со стороны, чтобы оценить ситуацию.

SLIM стартовал к Луне 6 сентября 2023 года на тяжелой ракете Mitsubishi, 25 декабря вышел на окололунную орбиту и прилунился 19 января 2024 г. Не все прошло гладко — как сообщило 25 января JAXA, во время снижения на высоте около 50 м отказал один из двух двигателей, однако аппарат сумел опуститься на расстоянии 55 м от намеченной целевой точки. Сброшенные незадолго до прилунения LEV-1 и LEV-2 сработали, как и планировалось: трансформер LEV-2 помог SLIM сделать «селфи», а LEV-1 передал снимки на землю. На них было видно, что потеря двигателя не прошла для SLIM даром — аппарат прилунился соплом двигателя вверх, это и дало прессе повод говорить о посадке «вверх ногами».

Однако, строго говоря, «ноги», то есть опоры, на которые должен был встать аппарат, расположены не около двигателя, а на боку. На противоположной от них стороне корпуса располагаются солнечные батареи. И вот это создало проблемы: поскольку батареи из-за нештатной посадки не смотрели на солнце, они не дали аппарату ток. В результате все системы работали на внутреннем аккумуляторе, поэтому после скачивания необходимых данных SLIM было решено отключить для экономии заряда. В JAXA надеются, что по мере прохождения лунного дня солнце все же осветит солнечные батареи и аппарат удастся включить снова.

Впрочем, несмотря на все сложности создатели SLIM заявили о полном успехе миссии. Правы ли они? Скорее всего, да. Официально заявленные еще до старта цели звучали так. Минимальная — разработать компактный и легкий межпланетный аппарат, опустить его на Луну, протестировать систему точного позиционирования. Полный успех — прилунить аппарат в пределах 100 м от намеченной цели, подтвердить точность прилунения данными телеметрии. Суперуспех — после прилунения продолжать работу на лунной поверхности до наступления лунной ночи. Как видите, критерии полного успеха формально достигнуты, а то, что аппарат прилунился несколько экстравагантно ногами вбок придало его фотографиям виральности (3,1 млн просмотров только на официальном аккаунте SLIM в соцсети X).

Пока JAXA празднует успех — Takara Tomy зарабатывает. После пафосной презентации с участием японского космонавта Соичи Ногучи со 2 сентября 2023 г. компания продает игрушку SORA-Q за 25500 йен (около 84 000 тенге по курсу на 27 января). Об общих объемах продаж пока не сообщается, однако котировки акций Takara Tomy на токийской фондовой бирже 26 января достигли 2511,5 йен — исторический рекорд с 2000-го года.