Что ученые надеются отыскать на Луне и как атомщики помогают ее изучать

В конце июля Индия запустила к Луне межпланетную станцию «Чандраян-2». «Росатом» поставил для нее источники на основе радиоактивного кюрия-244, необходимые для изучения поверхности. Правда, 7 сентября связь с посадочным модулем станции была потеряна, так что выполнение программы исследований под большим вопросом. Через два года на Луну отправится российская миссия. «Лаб. СР» выяснила, что ученые надеются отыскать на Луне и каким образом атомщики помогают ее изучать.

Российская лунная программа стартовала в этом десятилетии, когда с американского спутника LRO пришли данные, полученные с помощью российского нейтронного телескопа LEND. Под поверхностью Луны на северном и южном полюсе были открыты залежи водяного льда. Советские аппараты садились на Луну в экваториальной области: считалось, что основная часть льда скопилась в кратерах. Опираясь на новые сведения, в Институте космических исследований (ИКИ) РАН сформулировали лунную программу, ядро которой — изучение полюсов, прежде всего южного. Первая миссия — отправка роботов в 2021 году, вторая — пилотируемая.

Чтобы обеспечить автоматические космические аппараты энергией, потребуются изотопные источники, и здесь ученые возлагают надежды на «Росатом». В ИКИ РАН разрабатывают научные приборы для «Луны-25», «Луны-26» и «Луны-27». Их задача — исследование сейсмической активности, внутреннего строения, поверхности, теплового режима, пыли. Дисперсная пыль возникает от постоянного падения метеоритов и заряжается от излучения Солнца. Она чрезвычайно токсична — это вызвало немало проблем у американских астронавтов.

Ученых очень интересует происхождение лунного льда. Одни полагают, что он был занесен кометами. По другой версии, вода формировалась из-за химической реакции протонов солнечного ветра с кислородом, содержащимся в лунных минералах. Ответ могут дать только прямые эксперименты.

Луна интересна России и как объект исследования, и как потенциальный перевалочный пункт для космических кораблей дальнего следования, и как место наблюдения. Например, в МГУ предложили проект лунного телескопа для изучения космических лучей. Они обладают энергией на порядки большей, чем можно получить на земных ускорителях. На Луне нет радиошума, созданного радио- и ТВ-станциями, который мешает радиоастрономическим наблюдениям. Для всего этого нужна энергетическая инфраструктура, а принципиальная возможность создать ее — один из вопросов, на которые должна ответить российская лунная программа. В ИКИ РАН предлагают создать на Луне обсерваторию, где люди смогут работать вахтовым методом, чтобы не подвергать себя риску. На Луне слабое магнитное поле, и, если произойдет солнечная вспышка, космонавт получит существенное облучение.

Контекст лунной гонки в XXI веке изменился. Высадка на Луну не воспринимается как альпинизм: добрался до очередной вершины, воткнул флажок — и вниз. Нужно смотреть дальше и шире. При этом гонка остается гонкой. На счету у Китая в нынешнем столетии два прилунившихся аппарата — один сел на обратной стороне Луны. Также этим летом к Луне отправился индийский «Чандраян-2», связь с ним, возможно, восстановят. А еще президент США Дональд Трамп потребовал от НАСА любой ценой отправить американцев на Луну до 2024 года — и непременно чтобы среди них была женщина.

СПРАВКА

Предприятия госкорпорации поставляют приборы для зарубежных лунных программ и помогают развитию российской. В частности, ИКИ РАН в 2005 году начал работать с ВНИИА им. Духова, правда, не по Луне, а по Марсу. ИКИ РАН и «Роскосмос» предложили НАСА в рамках его программы Mars Science Laboratory провести российский эксперимент по нейтронному зондированию поверхности Красной планеты для определения возможной концентрации воды под землей. Считается, что на поверхности раннего Марса были многочисленные водные резервуары. Затем произошла планетарная катастрофа, в результате которой вода либо испарилась в космос, либо ушла под землю.

Найти воду можно с помощью нейтронного излучения. Нейтронные генераторы ВНИИА для промышленного и исследовательского использования считают одними из лучших в мире. Задача специалистов из ВНИИА заключалась в том, чтобы из большого генератора, созданного для работы в шахтах, сделать компактный, весом около 2 кг. Генератор излучает импульсы нейтронов с энергией 14 МэВ, они проходят сквозь поверхность. Нейтроны замедляются: чем больше в породе воды, тем сильнее замедление.
26 ноября 2011 года космический аппарат с марсоходом Curiosity запустили с мыса Канаверал. В августе 2012 года генератор был включен на поверхности Марса. Специалисты ВНИИА предупредили, что генератор проработает год и исследователи должны быть к этому готовы. Но генератор в строю до сих пор — вот уже семь лет. С учетом успешного опыта ИКИ РАН планирует отправить аналогичный генератор на Луну для изучения состава грунта. Кроме того, генератор разрабатывают для марсохода в рамках второго этапа проекта Европейского космического агентства и «Роскосмоса» ExoMars.

В программе по изучению Луны участвует и НИИАР. При поддержке специалистов института и коллег из ОИЯИ в ИКИ РАН разработали нейтронный телескоп LEND, который обнаружил запасы водяного льда на полюсах Луны.