Американское космическое агентство NASA представило новые планы по освоению Луны, центральное место в которых занимает шестиколёсный исследовательский аппарат PROMISE с ядерным источником энергии. Луноход отправится в район Южного полюса, где займётся поиском водяного льда, изучением грунта и определением наиболее перспективных участков для будущих пилотируемых экспедиций. Благодаря автономному энергоснабжению ровер сможет продолжать исследования даже в условиях продолжительной лунной ночи и внутри кратеров, куда практически не проникает солнечный свет. Запуск миссии намечен на конец 2028 года.

Одновременно NASA приступает к масштабному расширению транспортной и энергетической инфраструктуры для постоянного присутствия человека на спутнике Земли. Агентство привлекает частные космические компании, включая Blue Origin, SpaceX и Firefly Aerospace, увеличивает финансирование коммерческих лунных доставок и готовит испытания новых систем связи, энергоснабжения и межорбитальной транспортировки грузов. Общая стратегия предусматривает последовательное развёртывание оборудования на поверхности Луны ещё до прибытия астронавтов, чтобы будущие экспедиции могли опираться на заранее подготовленную инфраструктуру.

PROMISE: новый этап роботизированного исследования Луны

Одним из важнейших элементов лунной программы NASA станет аппарат PROMISE — Polar Rover for Observation, Mapping, and In-Situ Exploration. Его название отражает основные задачи миссии: наблюдение, картографирование и непосредственное изучение полярных районов Луны.

Шестиколёсный ровер будет исследовать поверхность и подповерхностные слои реголита, определять состав грунта и оценивать наличие ресурсов, необходимых для долговременного пребывания людей.

Особое внимание уделят поиску водяного льда. Его залежи могут находиться в постоянно затенённых кратерах Южного полюса, где температура остаётся чрезвычайно низкой на протяжении миллиардов лет.

Для будущих лунных поселений обнаружение доступных запасов воды имеет стратегическое значение. После извлечения и переработки её потенциально можно использовать для питьевого водоснабжения, получения кислорода и производства компонентов ракетного топлива.

PROMISE также поможет выбрать территории, подходящие для размещения посадочных площадок, научных комплексов и других объектов будущей базы.

Почему луноход получит ядерный источник энергии

Большинство автоматических аппаратов, работающих на Луне, сталкиваются с серьёзной проблемой: продолжительная ночь лишает солнечные батареи возможности вырабатывать электричество.

Вблизи лунного экватора один цикл смены дня и ночи занимает около 29,5 земных суток. Соответственно, тёмный период может продолжаться почти две недели.

В полярных областях ситуация ещё сложнее. Некоторые участки кратеров практически никогда не освещаются Солнцем, что делает эксплуатацию обычных солнечных энергетических систем крайне затруднительной.

PROMISE планируется оборудовать ядерной энергоустановкой, способной обеспечивать аппарат электричеством независимо от солнечного освещения.

Такое решение позволит исследовать труднодоступные районы, проводить длительные измерения и поддерживать работоспособность оборудования в экстремальных температурных условиях.

При этом использование ядерного источника энергии не означает, что луноход будет оснащён полноценным атомным реактором. В подобных космических миссиях могут применяться радиоизотопные энергетические системы, преобразующие тепло радиоактивного распада в электричество.

Технологии марсоходов помогут ускорить создание PROMISE

Для сокращения сроков разработки NASA намерено использовать уже существующие инженерные решения, ранее созданные для исследования Марса.

Основой конструкции станут запасные лётные компоненты и элементы испытательных образцов марсоходов Curiosity и Perseverance.

Эти аппараты продемонстрировали высокую надёжность в сложных условиях другой планеты, поэтому повторное использование проверенных технологий позволит уменьшить объём дополнительных испытаний и снизить стоимость проекта.

Однако лунная среда существенно отличается от марсианской. Отсутствие плотной атмосферы, особенности реголита, температурные перепады и условия освещения потребуют адаптации отдельных систем.

Какие приборы установят на луноход

Научное оборудование PROMISE будет предназначено для комплексного исследования окружающей среды и потенциальных запасов полезных ресурсов.

В состав оснащения войдут:

• Буровая система для изучения реголита и поиска водяного льда на глубине до одного метра.

• Спектрометры для определения химического и минерального состава поверхностных материалов.

• Температурные датчики для наблюдения за тепловыми условиями в различных районах.

• Приборы измерения радиации, необходимые для оценки безопасности будущих пилотируемых миссий.

• Оптические камеры для съёмки местности, навигации и исследования геологических особенностей.

Дополнительно аппарат станет испытательной платформой для High Performance Spaceflight Computing — перспективной высокопроизводительной вычислительной системы, рассчитанной на работу в условиях космического излучения.

Подобные технологии должны повысить автономность будущих исследовательских аппаратов и расширить возможности обработки научных данных непосредственно в космосе.

Blue Origin доставит исследовательский аппарат к Южному полюсу

Транспортировку PROMISE на поверхность Луны NASA поручило компании Blue Origin.

Стоимость первоначального соглашения составляет 94 миллиона долларов. Контракт также предусматривает возможность выделения дополнительных 140 миллионов долларов на дальнейшие работы.

Для доставки шестиколёсного ровера предполагается использовать посадочный аппарат Mark 1.

Миссия станет частью первого этапа формирования лунной инфраструктуры. После посадки PROMISE приступит к изучению территории, которая рассматривается в качестве одного из перспективных районов для будущих экспедиций.

Полученные данные помогут NASA уточнить требования к размещению оборудования, энергетических систем и объектов, необходимых для работы астронавтов.

NASA расширяет программу коммерческих доставок на Луну

Параллельно с разработкой PROMISE космическое агентство увеличивает масштабы сотрудничества с частными подрядчиками.

Одним из ключевых направлений станет программа Commercial Lunar Payload Services второго поколения — CLPS 2.

К участию в ней привлечены восемь компаний: Blue Origin, Firefly Aerospace, Intuitive Machines, ispace-U.S., Lockheed Martin Space, Northrop Grumman Space Systems, SpaceX и Voyager Technologies.

Они смогут конкурировать за контракты на доставку научных приборов, технологических демонстраторов и элементов будущей лунной инфраструктуры.

Программа предусматривает не только транспортировку оборудования, но и создание, эксплуатацию и управление посадочными аппаратами.

До 10 миллиардов долларов на развитие лунной логистики

CLPS 2 рассчитана на десятилетний период, а максимальная совокупная стоимость предусмотренных контрактов достигает 10 миллиардов долларов.

При этом указанная сумма представляет собой предельный объём потенциальных заказов, а не единовременно выделенное финансирование.

NASA также увеличило финансовый лимит действующей программы CLPS с 2,6 до 4,2 миллиарда долларов.

Первоначальный контракт продолжит действовать до ноября 2028 года. Дополнительный пятилетний период должен обеспечить завершение предусмотренных поставок к ноябрю 2033 года.

Расширение программы позволит чаще отправлять аппараты на Луну, накапливать практический опыт посадок и постепенно создавать необходимые условия для пилотируемых экспедиций.

Новые транспортные системы для доставки грузов

Ещё одним направлением подготовки станет развитие межорбитальной логистики.

NASA планирует использовать специальные космические транспортные аппараты, способные перемещать полезные грузы между различными орбитами и передавать их посадочным системам.

Для проверки соответствующих технологий агентство сформировало шесть целевых заданий в рамках программы Venture-Class Acquisition of Dedicated and Rideshare — VADR.

Контракты получили Arrow Science and Technology, Blue Origin и Impulse Space.

Испытания будут направлены на решение трёх основных задач: снижение рисков будущих пилотируемых экспедиций, подготовку Южного полюса к прибытию астронавтов и отработку новых схем перемещения грузов в космосе.

Общая стоимость заданий оценивается примерно в 1,3 миллиарда долларов с распределением финансирования на десять лет.

Для запусков рассматриваются ракеты New Glenn компании Blue Origin, Terran R от Relativity Space и Falcon 9 компании SpaceX.

Транспортные космические аппараты предоставят Blue Origin, Firefly Aerospace, Impulse Space и Quantum Space.

SpaceX испытает систему связи в окололунном пространстве

Создание постоянно действующей базы потребует надёжной связи между поверхностью Луны, орбитальными аппаратами и Землёй.

Особенно сложной задачей станет обеспечение коммуникаций в полярных районах, где особенности рельефа и расположения Земли над горизонтом могут ограничивать прямую радиовидимость.

Для решения этой проблемы NASA намерено развивать орбитальную коммуникационную инфраструктуру.

В рамках действующего контракта SpaceX должна провести демонстрацию развёртывания спутниковой системы связи в окололунном пространстве.

Испытательный запуск запланирован на 2028 год. Для доставки коммуникационных аппаратов предполагается задействовать космический корабль Starship.

В перспективе подобная инфраструктура сможет обеспечивать передачу телеметрии, научных данных и сообщений между исследовательскими аппаратами, лунными объектами и центрами управления на Земле.

Энергоснабжение и коммуникационные башни для будущей базы

NASA также начинает подготовку инфраструктуры, которая будет размещаться непосредственно на лунной поверхности.

Среди приоритетных направлений — создание устойчивой системы электроснабжения и наземной коммуникационной сети.

Агентство планирует закупать солнечные панели, аккумуляторные батареи, оборудование для беспроводной передачи энергии и компоненты коммуникационных башен.

Эти системы должны обеспечить функционирование исследовательских приборов, транспортных аппаратов и других объектов будущей базы.

Особое значение имеет возможность распределять электричество между отдельными элементами инфраструктуры, расположенными на некотором расстоянии друг от друга.

Для реализации соответствующих проектов NASA заключает соглашения с коммерческими разработчиками оборудования.

Лунная база будет строиться постепенно

Новая стратегия NASA предусматривает последовательное освоение Луны, при котором каждая роботизированная миссия решает отдельные задачи и одновременно подготавливает условия для следующих экспедиций.

Глава агентства Джаред Айзекман подчеркнул, что такой подход основан на регулярных запусках, практических испытаниях и использовании опыта предыдущих полётов.

Основная цель заключается в том, чтобы к моменту возвращения астронавтов на поверхность Луны там уже находились первые элементы необходимой инфраструктуры.

Исследовательский ровер PROMISE должен сыграть в этом процессе важную роль. Его работа позволит лучше понять распределение водяного льда, особенности полярного грунта и условия эксплуатации оборудования в экстремальной лунной среде.

Вместе с развитием коммерческих посадочных систем, энергетики и спутниковой связи это создаст технологическую основу для перехода от кратковременных посещений Луны к более продолжительным научным экспедициям.

Впрочем, успешная реализация планов будет зависеть от результатов испытаний, готовности транспортных систем и соблюдения графиков многочисленных подрядчиков. Поэтому объявленные сроки пока следует рассматривать как плановые, а не окончательно гарантированные даты.