Миссия «Чандраян-3» по высадке на Луну стартовала из Индии⁠⁠

Автор Джастин Дэвенпорт, 13 июля 2023 года
Первоисточник

«Чандраян-3» и ракета-носитель LVM3 на площадке перед запуском. Предоставлено ISRO

Лунный модуль «Чандраян-3» Индийской организации космических исследований (ISRO) стартовал со Второй стартовой площадки Космического центра Сатиша Дхавана в Шрихарикоте, Индия. Это будет вторая попытка Индии совершить посадку на Луну после того, как спускаемый аппарат «Чандраян-2» потерпел неудачу во время спуска на поверхность Луны.

Ракета-носитель Mark 3 (LVM3) стартовала в пятницу, 14 июля, в 09:05 UTC (14:35 по местному времени. LVM3 - индийская ракета-носитель средней грузоподъемности, способная запускать более тяжелые грузы, чем другие ракеты, разработанные ISRO.

«Чандраян-2», запущенный в 2019 году, входит в число самых ценных полезных грузов, которые LVM3 высотой 43,5 метра запускала за свою карьеру. Ракета, которая будет запускать «Чандраян-3», называется LVM3-M4, и это будет седьмой запуск LVM3 с момента первого полета ракеты в конце 2014 года. Кроме того, это будет второй запуск LVM3 и пятый полет в целом для ISRO в 2023 году.

YouTube

LVM3 полетит по траектории с азимутом 107 градусов из Шрихарикоты, который находится в Бенгальском заливе на юго-востоке Индии. Ракета запускает твердотопливные ракетные двигатели S200 при T0 и отрывается от площадки за счет тяги только этих твердотопливных ускорителей. Основная ступень L110 с двумя двигателями Vikas, использующими самовоспламеняющееся топливо, запускается через 108,10 секунды полета.

На 127 секунде полета твердотопливные ракетные ускорители сбрасываются за борт, и основная ступень L110, верхняя ступень и полезная нагрузка продолжают свой путь на орбиту. Пятиметровый обтекатель сбрасывается за борт на 194,96 секунде полета, и L110 работает до T +305,56 секунды. Криогенная разгонная ступень C25, использующая жидкий кислород и водород в качестве топлива, завершает выход на орбиту.

Двигатель C25 выключится через T + 954,42 секунды, а интегрированный модуль «Чандраян-3» (спускаемый аппарат и двигательный модуль соединены вместе) отделится через T + 969,42 секунды.

Профиль миссии "Чандраян-3". (Предоставлено ISRO)

АМС «Чандраян-3» будет выведена на эллиптическую парковочную орбиту вокруг Земли высотой примерно 170 на 36 500 километров с наклоном 21,3 градуса к экватору. Оттуда космический аппарат отправится к Луне по топливосберегающей траектории. Эта траектория включает орбиту вокруг Земли, которая постепенно увеличивает свой апогей в течение примерно 17 дней, пока космический аппарат не выполнит транслунный маневр.

«Чандраян-3», как ожидается, достигнет лунной орбиты 5 августа. После выхода на орбиту космический аппарат будет постепенно снижать свой орбитальный апогей, пока не выйдет на 100-километровую круговую лунную орбиту. На выполнение этого процесса уйдет чуть менее трех недель.

Посадочный модуль «Чандраян-3» и двигательный модуль собраны вместе для полета. (Фото: ISRO)

Миссия «Чандраян-3» будет включать посадочный модуль и луноход, но не орбитальный аппарат, подобный «Чандраян-2». Космический аппарат состоит из посадочного модуля «Викрам» весом 1726 килограммов, 26-килограммового лунохода «Прагьян» и двигательного модуля весом 2148 килограммов.

Двигательный модуль, оснащенный солнечной панелью, вырабатывающей 758 Вт для жидкостного двигателя мощностью 440 Ньютон, может не только доставить миссию на Луну, но и передавать сообщения со спускаемого аппарата на Землю, находясь на лунной орбите. Модуль использует телеметрию S-диапазона, систему слежения и командную антенну для связи с Землей и рассчитан на миссию продолжительностью от трех до шести месяцев.

Посадочный модуль «Викрам» с луноходом «Прагьян» на борту должен отделиться от двигательного модуля и приземлиться на поверхность Луны 23 августа. Целевое место посадки находится в южной полярной области Луны, около 69,37 южной широты и 32,35 восточной долготы. Южный полярный регион вызвал большой интерес из-за водяного льда в постоянно затененных кратерах, и миссия «Артемида III» должна приземлиться в одном из мест этого региона.

Два вида интегрированного модуля, который доставит посадочный модуль, ровер и двигательный модуль как единое целое на Луну. (Фото: ISRO)

После того, как «Викрам» отсоединится от двигательного модуля, он будет использовать свои четыре двигателя для схода с орбиты и посадки на поверхность. Этот спускаемый аппарат будет оснащен четырьмя двигателями, в отличие от пяти на посадочном модуле «Викрам» во время неудачной посадки «Чандраян-2», и будет оснащен лазерным доплеровским измерителем скорости (LDV), который поможет совершить успешную посадку.

В дополнение к LDV посадочный модуль для «Чандраян-3» оснащен высотомерами Ка-диапазона и лазерными высотометрами, акселерометром, звездными датчиками, инклинометром, датчиком приземления и камерами предотвращения опасности, которые будут использоваться в процессе посадки. Четыре двигателя, использующие самовоспламеняющееся топливо, создают по 800 ньютонов тяги каждый. После а варии «Чандраяна-2» посадочные опоры получили дополнительное усиление.

Лунный разведывательный орбитальный аппарат сделал снимок места крушения "Чандраян-2" с орбиты. (Фото: НАСА / Годдард / Университет штата Аризона)

Попытка посадки «Чандраян-2» в сентябре 2019 года потерпела неудачу из-за проблемы с программным обеспечением. После установки пятого двигателя на спускаемый аппарат потребовалось новое программное обеспечение, и были вопросы, связанные с тестированием этого программного обеспечения. Посадочный модуль достиг поверхности Луны на гораздо большей скорости, чем позволяла безопасная посадка.

Как только посадочный модуль «Чандраян-3» «Викрам» приземлится, если все пойдет хорошо, Индия станет четвертой страной, осуществившей успешную роботизированную посадку на Луну, после Советского Союза, Соединенных Штатов и Китая.

Индия, Япония и Израиль в последние несколько лет предпринимали попытки высадки, которые закончились неудачей, в то время как Российская Федерация, унаследовавшая большую часть инфраструктуры советской программы, планирует осуществить посадочную миссию «Луна-25» в августе этого года. Спускаемые аппараты «Чандраян-2», «ХАКУТО-Р» и «Берешит» продемонстрировали трудности и опасности, с которыми можно столкнуться при посадке на Луну.

Научные приборы на борту посадочного модуля "Чандраян-3" и лунохода. (Фото: ISRO)

Посадочный модуль «Викрам» размером 200 на 200 на 116,6 сантиметров оснащен четырьмя научными приборами. Поверхностный теплофизический эксперимент «Чандра» позволит измерить тепловые свойства лунной поверхности, в то время как прибор для определения сейсмической активности Луны отслеживает сейсмическую активность вблизи места посадки.

Радиоанатомия сверхчувствительной ионосферы и атмосферы, связанной с Луной (RAMBHA), представляет собой зонд Ленгмюра, предназначенный для изучения газовой и плазменной обстановки на Луне, и НАСА предоставило пассивную лазерную ретрорефлекторную решетку для точных измерений расстояния до Луны от Земли. Аналогичные отражатели использовались в других миссиях, включая посадки на Луну с экипажем «Аполлона».

Эти приборы будут использовать энергию от вышеупомянутых боковых солнечных панелей, которые вырабатывают в общей сложности 738 Вт. Более того, спускаемый аппарат будет использовать антенну X-диапазона для передачи результатов эксперимента и состояния космического аппарата на Землю, при этом орбитальный двигательный модуль будет служить ретранслятором, а орбитальный аппарат «Чандраян-2» - резервным вариантом.

Иллюстрация, показывающая луноход «Прагьян» и его компоненты. (Предоставлено ISRO)

Луноход «Прагьян» размером 91,7 на 75 на 39,7 сантиметров будет оснащен рентгеновским спектрометром альфа-частиц (APXS) и спектроскопом лазерного пробоя. Эти эксперименты будут поддерживаться солнечной панелью мощностью 50 Вт, а луноход будет поддерживать связь с посадочным модулем «Викрам» с помощью Rx/Tx антенн. Луноход будет использовать шесть колес в сборе с колесным приводом на качающейся тележке.

В прошлом APXS использовался на других космических аппаратах, включая марсоход «Соджорнер» — первый колесный марсоход на Марсе. Луноход «Прагьян» также будет использовать прямоугольное шасси и в целом будет напоминать марсоход «Соджорнер», за исключением смещающейся в сторону панели солнечных батарей. «Прагьян» проложить путь для будущих луноходов подобно «Соджорнер». Это то будет в Индии второй попытки посадить космический аппарат на поверхность Луны. Идентичный луноход «Прагьян» был уничтожен во время неудачной посадки «Чандраян-2».

Изображение художником «Чандраяна-3» на поверхности Луны. (Фото: ISRO)

Планируется, что миссия продлится 14 земных суток, что равно одному полному лунному дню. За это время луноход «Прагьян» должен проехать 500 метров, а посадочный модуль «Викрам» будет использовать свои приборы для изучения местности в районе посадки. Двигательный модуль на орбите будет не только ретранслировать сообщения с «Викрама», но и использовать свой собственный научный инструмент для спектрополяриметрии Земли в рамках изучения Земли с лунной орбиты.

Миссия «Чандраян-3» станет первой миссией, которая когда-либо совершит посадку в южной полярной области Луны, если она успешно приземлится до «Луны-25», которая, как ожидается, также совершит посадку в южной полярной области. Программа НАСА по коммерческому обслуживанию лунных полезных нагрузок также финансирует будущие роботизированные спускаемые аппараты в южный полярный регион, поскольку мировые космические агентства изучают возможные посадки и базы, которые позволят использовать запасы водяного льда в регионе в будущем.