Построить на Луне точную систему координат для ориентации автоматических и пилотируемых миссий задумали российские специалисты из Института астрономии РАН (ИНАСАН) и НПО им. Лавочкина. Первой ее реперной точкой станет маяк на посадочном модуле аппарата «Луна-25», запуск которого запланирован на 2021 год.
Фото: nasa.gov
Как сообщили «МК» в Институте астрономии РАН, в настоящее время уже подана патентная заявка на изобретение глобальной навигационной системы Луны, состоящей из одного маяка и одного спутника. Кроме того, она включена в техзадание к «Луне-25».
— Это не аналог ГЛОНАСС на Луне, но это те самые прорывные технологии, о которых сейчас так много говорится, — поясняет один из авторов работы — ведущий научный сотрудник ИНАСАНа Александр Багров. — Если «Луна-25» будет садиться почти на глазок, в кратере, на ровной площадке размером 15 на 30 км, то последующие за ней аппараты мы станем сажать с точностью до 10 метров!
Хорошая навигация, по словам Багрова, очень понадобится будущим строителям лунной станции, которым надо будет доставлять жилые модули поближе друг к другу.
Из чего будет состоять система координат? Первым ее компонентом станет оптический маяк — маленький лазерный диод, установленный наверху посадочного модуля «Луны-25». Он будет светить подлетающим спутникам, которые с расстояния в 200 км от Луны будут фиксировать его блеск и сверять по нему координаты.
— Это подобие земной Гринвичской обсерватории, от которой мы отмеряем долготу и широту, — говорит Багров. — До сих пор на Луне нет такого геодезического репера, от которого можно с высокой точностью отсчитывать лунные координаты.
Роль второго компонента будет играть орбитальный спутник «Луна-26», который отправится к Луне следом за предыдущим аппаратом через год. Основная его миссия — дистанционные исследования и выбор подходящих площадок для последующих спускаемых аппаратов. Дополнительно этот спутник, который выведут на полярную орбиту, будет при каждом пролете над маяком измерять его положение. В результате система лунных координат окажется с большой точностью связана с маяком. Эти два аппарата позволят ученым определять координаты любых лунных объектов, а также объектов, расположенных в космосе, в окололунном пространстве.
— Но и это еще не все сюрпризы, — говорит собеседник «МК». — Мы придумали, как задействовать другие «маяки», или, скорее, их подобия, уже доставленные ранее на наш естественный спутник предыдущими миссиями. Это так называемые уголковые отражатели, которые остались на Луне от первых советских луноходов, а также те, что оставили американцы после их пилотируемых миссий.
Справка «МК»
Уголковый отражатель — устройство со взаимно перпендикулярными отражающими плоскостями. Лазерный луч с Земли, падающий на уголковый отражатель, отражается строго в обратном направлении. Это нужно для измерения расстояний между двумя точками на поверхностях Земли и Луны, уточнения ряда параметров движения системы Земля—Луна и изучения других фундаментальных научных вопросов.
— Сами по себе уголковые отражатели сейчас пассивны, — продолжает Багров. — Они становятся видны, только когда на них светят. До сих пор их использовали только для определения расстояния до Луны методом лазерного зондирования. Технически сейчас можно измерить расстояние до уголкового отражателя с точностью 2–3 см, но, чтобы из этих измерений вычислить расстояние между центрами Земли и Луны, нужно знать точные координаты лазерного телескопа на Земле и уголкового отражателя на Луне. А мы точных координат отражателей не знаем. Именно по этой причине мы в течение 20 с лишним лет не могли найти и использовать отражатель на «Луноходе-1». Позже его обнаружил американский лунный спутник, который использовал лазерный высотомер, и его луч случайно попал на наш отражатель.
— Интересно, какая же система навигации используется сейчас нами и американцами на Луне?
— Астрономы 150 лет наблюдают Луну, у нас есть сотни тысяч снимков с деталями поверхности. Но самый маленький видимый с Земли объект на Луне имеет размер 1 километр. Американцы несколько лет исследовали Луну с окололунной орбиты, и, используя современные технологии и самые точные снимки нашей спутницы, создали глобус Луны. Они объявили, что точность измеряемых координат составляет на сегодняшний день 90 метров. На самом деле — это формальная точность. При попытке реального установления расстояния между двумя объектами на Луне она падает до 300 метров. Когда составлялась карта из тысяч разрозненных снимков, их приходилось подгонять друг к другу, а это вносит искажения в общую картину, и погрешность от снимка к снимку растет.
Ко всему прочему, американская карта Луны пригодна только для использования с низкой окололунной орбиты. На большом удалении от Луны мелкие детали с вычисленными координатами разглядеть невозможно, а с поверхности Луны по видимым деталям рельефа разобраться, где оказался прилунившийся аппарат – крайне сложно, если вообще возможно.
Но все изменится, по словам Александра Викторовича, когда вокруг Луны начнет курсировать наш орбитальный аппарат «Луна-26». Он будет ориентироваться по активному маяку на «Луне-25», но кроме этого сможет активизировать и уголковые отражатели, высвечивая их специальным прожектором и добиваясь ответного отблеска. В итоге «маяков» будет не один, а шесть, и они создадут надежную навигационную систему для космических миссий к Луне, которая позволит определять места будущих посадок не только с окололунной орбиты высотой 200 км, но еще раньше — с 60 тыс. километров от нее, когда аппарат будет только подлетать к Луне.
И еще одно новшество. «Луна-25» доставит на поверхность соседки Земли не только маяк для спутников: на лунной станции будет работать и второй активный маяк, который станет светить прямо на Землю. Он будет выполнять ту же задачу, что и первый маяк, и уголковые отражатели, только на другом уровне.
Надо отметить, что лазерный лунный маяк, направленный на Землю, станут включать по необходимости, когда земным обсерваториям будет удобно его наблюдать для научных целей. В эти ночи любители астрономии, которым станут заранее сообщать о наблюдениях, смогут присоединяться к ученым.
Источник: