Посадка на Луну вскоре может стать намного проще благодаря сети лунных ретрорефлекторов НАСА, которые будут доставляться на лунную поверхность на международных и коммерческих посадочных аппаратах.
В будущем приземляться на Луну и совершать точные посадки на её скалистом, изрезанном кратерами челе будет не так сложно.
По крайней мере, такова цель программы НАСА Lunar Retroreflector Array (лунный массив ретрорефлекторов, LRA), в рамках которой осуществляется взаимодействие с американскими и зарубежными инициативами по созданию лунных аппаратов. LRA представляет собой куполообразное устройство, оснащённое несколькими небольшими стеклянными призмами-рефлекторами. Это устройство планируется устанавливать на луноход и доставлять на поверхность Луны.
LRA может отражать лазерные лучи, приходящие от других орбитальных и прибывающих на поверхность космических аппаратов, и служить постоянным маркером местоположения на Луне со сроком годности в несколько десятилетий.
Но усеять лунный ландшафт этими устройствами будет непростой задачей.
Миссии с высокими ставками, ошибками и промахами
Компания Astrobotic, разрабатывающая частный посадочный аппарат, получивший название Peregrine, является одним из партнёров НАСА по программе Commercial Lunar Payload Services (CLPS), позволяющей коммерческим компаниям доставлять на Луну научные приборы космического агентства.
На борту лунного аппарата Astrobotic, с которым недавно возникли проблемы, находился прибор НАСА LRA. Этот аппарат столкнулся с проблемами вскоре после запуска, что свело на нет все надежды на то, что его ноги прочно встанут на Луну.
Но есть надежда на предстоящую попытку посадки японского аппарата Smart Lander for Investigating Moon (SLIM), который должен приземлиться 20 января. Он также несёт на себе LRA, поставляемый НАСА. [К сожалению, этот аппарат тоже не смог нормально заработать / прим. перев.]
Также LRA будут нести на себе несколько будущих аппаратов, предназначенных для лунных миссий, и участвующих в программе CLPS – это, в частности луноход Intuitive Machines Nova-C. Кроме того, есть ещё посадочный аппарат Astrobotic Griffin, который также будет нести на себе LRA — и это будет очень ответственное мероприятие, поскольку он также будет нести на себе марсоход НАСА Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, или VIPER.
Не стоит забывать и об уже находящемся на месте LRA, который был доставлен на Луну успешным индийским луноходом Чандраян-3 в августе прошлого года.
Множественные ориентиры
Полезная нагрузка в виде LRA входит в программу CLPS, а устройства LRA, предоставленные международным партнёрам, были сделаны в соответствии с международными меморандумами о взаимопонимании, подписанными между НАСА и соответствующими космическими агентствами — объясняет Дэниел Кремонс, заместитель главного исследователя по лазерным ретрорефлекторам в Центре космических полётов НАСА имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд.
Кремонс говорит, что каждый LRA — это отдельный маркер для определения местоположения на поверхности.
«Подобно тому, как мы используем множество ориентиров для навигации в повседневной жизни на Земле», — говорит Кремонс, — «наличие большего количества маркеров местоположения, распределённых по лунной поверхности, облегчает и ускоряет определение собственного положения на лунной орбите».
Кремонс добавляет, что в рамках проекта LRA успехом считается безопасная посадка на лунную поверхность посадочного аппарата, на борту которого было отражающее устройство, «что делает [индийский] аппарат Чандраян-3 единственным успешным аппаратом на данный момент».
Кремонс также помогал интегрировать LRA в лунный корабль SpaceIL Beresheet в ноябре 2018 года. Beresheet был первой лунной миссией Израиля и первой попыткой частной компании высадиться на Луну. Однако этот космический аппарат был потерян во время попытки посадки в апреле 2019 года.
LRA не требует питания
В Центре космических полётов НАСА имени Годдарда работает небольшая команда, занимающаяся проектированием и созданием, а также лётной квалификацией крошечных LRA.
По словам Кремонса, все аппараты LRA, которые уже летали и будут задействованы в предстоящих миссиях CLPS, были изготовлены в 2019 году единой партией. «Конструкция LRA была оптимизирована для лазерной дальнометрии с орбиты до посадочного аппарата или вездехода на поверхности планеты».
Массив лазерных ретрорефлекторов (LRA) слишком мал, чтобы его можно было использовать с поверхности Земли. Эти устройства предназначены для отражения лазерного света от лазерного альтиметра или лидара, установленных на космическом аппарате, вращающемся вокруг Луны или направляющемся на посадку на поверхность планеты.
LRA состоит из восьми крошечных ретрорефлекторов, установленных на небольшой выпуклой полусферической платформе. Общая масса LRA составляет 20 граммов, и он не требует энергии.
Зарождающийся проект
Согласно документации LRA, «ретрофлекторы, в отличие от простых плоских зеркал, отражают излучение в широком диапазоне углов падения обратно к источнику, с минимальным рассеянием и более ярким отражением».
С американской стороны ещё один LRA будет доставлен посадочным аппаратом Nova-C компании Intuitive Machines, который должен опуститься на обод кратера Малаперт А вблизи южного полюса Луны. Ожидается, что Nova-C будет запущен на ракете Falcon-9 в рамках миссии IM-1 в конце 2024 года.
Как отмечают в Intuitive Machines, LRA полезны в качестве точных ориентиров для наведения и навигации в течение лунного дня или ночи. «Несколько LRA, окружающих посадочную площадку, могут служить точными ориентирами для прибывающих посадочных аппаратов, способствуя автономной и безопасной посадке», — поясняют в компании.
Кремонс говорит, что в перспективе будущие орбитальные аппараты, оснащённые лазерной системой определения дальности полёта, будут регулярно наводить LRA на объекты, чтобы уточнить орбиту космического аппарата вокруг Луны или откалибровать управление наведением.
«LRA будет особенно полезен на южном полюсе Луны или вблизи него, где визуальная навигация затруднена из-за условий освещения, — говорит Кремонс. — Поскольку каждый LRA рассчитан на десятилетия, я уверен, что существуют возможности для использования целой сети LRA, которые мы даже не рассматривали на данном этапе».
