Глобус Луны: российские ученые готовят на земной спутник необычную экспедицию

Готовится необычная экспедиция к Луне с целью сделать ее 3D-модель с рекордным разрешением

Долететь до Луны уже через два года и сделать 3D-модель ее поверхности с рекордным разрешением! Такую задачу поставила перед собой группа российский ученых из пяти институтов. Каждый из них является обладателем необходимых для этой миссии ключевых технологий. Обозреватель «МК» познакомилась с особенностями каждой из них, чтобы понять, насколько крутой рывок может при помощи них совершить российская наука.

тестовый баннер под заглавное изображение

Любопытно, что еще 1 апреля этого года один из научных центров сообщил в шутку в своем телеграм-канале об отправке своих небольших спутников на Луну. Но по стечению обстоятельств (а может, звезды так сошлись) шутка обернулась реальным проектом. Дело в том, что примерно в это же время заведующий отделом Института прикладной математики им. Келдыша Михаил Овчинников на полном серьезе рассказал в интервью «Московскому комсомольцу» о том, как можно благодаря сложным баллистическим расчетам, с минимальными затратами, отправить к Луне небольшие спутники по длинной траектории. Да, они преодолеют расстояние не за три дня, а за несколько месяцев, но торопиться ученым некуда, они и без того ждут порой осуществления серьезных проектов десятилетиями!

В общем, не без участия нашей газеты ученые услышали друг друга и провели «инвентаризацию» своих возможностей. Выяснилось, что если они объединятся, то могут продемонстрировать всему миру пять (!) отечественных технологий освоения дальнего космоса, и времени до начала старта потребуется – всего два года!

Как известно, любая миссия, кроме отработки технологий и поддержания компетенции научных коллективов, требует еще понятную цель. По словам идеологов нового проекта длительного межпланетного путешествия, такая цель есть. Это составление 3D-модели Луны, у которых будет рекордное разрешение в 25-30 сантиметров на пиксель (сейчас есть только карты с разрешением в полметра). По прибытии на естественный спутник Земли первых поселенцев им такая карта с изображением мелких деталей лунных морей, долин и полюсов очень даже пригодится перед выбором лучшего места для возведения жилой базы и организации дорожной сети.

Баллистика: Семь верст и крюк

Итак, напомним о предложении ИПМ РАН отправлять космические аппараты (КА) по более протяженным траекториям. В концепции рассматриваются малые КА весом 100-160 килограмм (включая вес топлива). Они будут лететь до цели полгода, но средств на их доставку к Луне потребуется на порядок меньше.

За счет чего можно сэкономить? Во-первых, малому спутнику не нужна для запуска отдельная ракета, – его можно запустить попутно с другим, более тяжелым аппаратом. Далее в дело вступит легкий электрореактивный двигатель (ЭРД), который доведет КА до выбранной планеты по сложной траектории. Россия – мировой лидер по производству плазменных ЭРД, ведь они разрабатываются у нас, начиная с 1960-х годов. Движет ими плазма, разгоняемая до десятков километров в секунду. У Центра им. Келдыша таких двигателей – целая линейка.

Как ранее пояснял «МК» Михаил Овчинников, согласно математическим расчетам, чтобы подлететь к Луне на маневренном малом аппарате, от Земли надо будет стартовать к… Солнцу. Расчет на то, что наше светило в определенный момент сработает как дополнительный ускоритель, «толкнув» своей гравитацией аппарат на лунную орбиту. Это будет довольно сложная, «обходная» траектория, очень напоминающая скрипичный ключ, но зато аппарат гарантированно прибудет на место через полгода после запуска.

Баллистики утверждают, что этот подход позволит долететь малым аппаратам с ЭРД-установками хоть до Луны, хоть до Марса.

Астрономия: кто «поведет» аппараты с Земли

Для того, чтобы наблюдать за отправленными с Земли аппаратами на расстоянии в 1,5 миллиона километров (так далеко они должны будут на первом этапе улететь от Земли), специалистам надо знать их местоположение в пространстве с точностью до километра и контролировать скорость до 1 миллиметра в секунду! Это даже сложно себе представить! Однако у наших ученых подобные технологии уже отработаны. Центр астрономических исследований обладает всеми необходимыми оптико-электронными средствами для слежения за небесными объектами на таких расстояниях. Площадки с телескопами, с которых, теоретически, будут «вести» и межпланетные малые спутники, находятся в районе Кисловодска и Благовещенска. Кстати, именно в Благовещенске, по словам руководителя центра Владимира Агапова, одно из лучших мест в стране по количеству ясного ночного времени для проведения наблюдений: климат там такой, что 300 дней в году на небе – ни облачка.

На фоне звездного неба наши астрономы могут определить координаты объекта, находящегося на низкой орбите, с погрешностью до 0,1 угловой секунды. На расстоянии в 1,5 миллиона километров погрешность составит как раз 1 км. Остается только увидеть аппарат, а это очень непросто. Но, как говорит Агапов, они готовы бросить вызов и сделать это.

Есть ли следы на Луне?

Ну а теперь о самом интересном в этом проекте – съемке поверхности Луны. Как выяснилось, у нас в стране есть разработчики космических камер, способных делать снимки с разрешением 25-30 сантиметров как с высоты 60 километров, так и со 120-километровой лунной орбиты. А еще есть те, кто создает так называемые фотограмметрические модели поверхности планет – это трёхмерные модели объектов, созданные с учетом формы, их размеров и пространственного положения из миллионов отдельных кадров.

– Мало кто знает, что уже имеющиеся 3D-модели небесных объектов созданы при помощи нашего программного обеспечения, – поясняет мне руководитель компании, занимающейся созданием спутников, Алексей Семенов. – Сделать сейчас лучшую версию карты Луны, как говорится, сам бог велит.

Один из разработчиков технологии фотограмметрии Виталий Кохановский приводит яркий примеры такой работы: трехмерную реконструкцию кометы Чурюмова-Герасименко.

По его словам, благодаря высокому разрешению, ученые впервые обнаружили подповерхностные пространства этой кометы глубиной от 20 до 47 метров с признаками присутствия водяного льда. Эти полости представляют интерес для потенциального космического зонда, который мог бы получить прямой доступ к подповерхностным полостям. Также, благодаря снимкам и 3D-модели в сочетании с тепловой моделью, была установлена связь между появлением струи плазмы, извергающейся из недр кометы, с солнечным облучением на дне одной из этих ледяных полостей.

Как было сказано выше, у Луны уже есть трехмерная модель поверхности с разрешением в полметра. Наши ученые обещают, если их спутник с камерами баллистики «забросят» к Луне, сделать более точную модель, с разрешением в 25-30 сантиметров. Для того, чтобы «сшить» потом воедино ее подробный глобус, им понадобится 197 суток работы на орбите, при этом будет получено более 42 миллионов снимков. И при такой точности, говорят мои собеседники, можно будет не только помочь будущим покорителям Луны, но забыть о причине спора века – «Были американцы на Луне или нет?» – снимки показали бы все оставленные ими следы на лунном грунте-реголите.

А вот интересно, чьи следы увидели разработчики на трехмерной карте Подмосковья? Не так давно специалисты с помощью беспилотников сделали подобную модель Московской области. За 134 дня было снята территория в 35 тысяч квадратных километров, получилось 5 миллионов снимков. По времени работа была схожей со съемкой Луны. Разница, по словам специалистов, в основном, – в расстоянии до объекта.

Кстати, по словам Кохановского, на Марсе работу, подобную лунной, можно было бы выполнить за более короткий срок – 74 суток и с меньшим количеством снимков – около 4 миллионов. Да и эффект от «марсианской» работы мог бы быть более эффектным. Дело в том, что сейчас имеется карта Красной планеты только с 5-метровым разрешением. Поднять это разрешение в два раза, до 2,5 метров, гораздо проще и разница более заметна. Как тебе такая точность, Илон Маск?

Еще одна технология, без которой не сложится работа на орбите Луны (или Марса), связана с передачей данных на Землю. Ведь они должны поступать с расстояния, минимум, в 400 тысяч километров!

Когда организаторы проекта стали искать того, кто делал уже подобную работу для американских специалистов, вышли на… своего соотечественника. Это не кто иной, как Григорий Наумович Гольцман из Московского педагогического университета, который 11 назад создал лучший в мире приемник для канала передачи данных из космоса на основе однофотонного детектора, который работает при температуре жидкого гелия — 4 Кельвина. При помощи него можно детектировать световые импульсы, поступающие с лунной орбиты со скоростью в 1 Гбит/с, – с такой же скоростью, как будто они находятся рядом, на низкой околоземной орбите. Это тоже ключевая технология и хорошо, что она в наших руках.

Источник: www.mk.ru