24 октября 2007 года Китай совершил первый в своей истории запуск зонда в межпланетное пространство. Ракета «Чанчжэн-3A» отправила к Луне автоматический аппарат «Чанъэ-1».
На первый взгляд, Поднебесная лишь продемонстрировала способность повторить достижение сверхдержав почти полувековой давности. В конце концов, Китай стал даже не третьей страной, успешно запустившей свой аппарат к естественному спутнику Земли. Ранее были Япония и ESA, а буквально через год после китайцев этот список пополнила Индия.
Но китайский подход заметно отличается от действий большинства других космических игроков, отправлявших аппараты на Луну в рамках совместных программ по изучению Солнечной системы. Для Поднебесной естественный спутник Земли является приоритетной целью. За последние годы КНР отправила к нему пять исследовательских зондов с двумя луноходами, один ретранслятор и два микроспутника. Это больше, чем общее количество лунников, запущенных за тот же период времени всеми остальными странами, вместе взятыми. И в ближайшее время этот список будет только пополняться. Так что самое время поговорить о том, как КНР планомерно покоряет Луну, и ее планах на ближайшее будущее.
Зарождение китайской лунной программы
Еще в конце 1990-х комиссия по науке, технологии и оборонной промышленности Госсовета КНР начала изучать возможность реализации национальной программы по исследованию Луны. Этому способствовал бурный экономический рост и постепенное утверждение страны на международной арене. К тому же первый китайский пилотируемый космический запуск был уже не за горами. В 2004 году страна официально объявила о существовании проекта «Чанъэ», названного в честь китайской лунной богини. Программа была разделена на четыре основных фазы:
- На первом этапе планировалось отправить к Луне орбитальные аппараты, способные составить детальные карты ее поверхности, которые позволяют выбрать оптимальные места для посадки будущих миссий.
- В рамках второй фазы на поверхность спутника Земли должны были быть доставлены стационарные платформы с научными приборами и автономные роверы.
- Следующая фаза предусматривает отбор образца лунного вещества и его транспортировку на нашу планету.
- Наконец, финалом программы «Чанъэ» должно было стать строительство роботизированной исследовательской станции на южном полюсе Луны.
Китай отправляется к Луне
В ноябре 2007 года «Чанъэ-1» успешно вышел на селеноцентрическую орбиту и провел детальную съемку поверхности нашего спутника, что дало возможность создать ее трехмерную топографическую карту. Аппарат также оценил содержание ряда химических элементов в лунной коре. В дальнейшем эти данные могут быть использованы для организации добычи ресурсов. После выполнения всех запланированных наблюдений 1 марта 2009 года «Чанъэ-1» был сведен с орбиты и упал на Луну.
В 2010 году к Луне отправился «Чанъэ-2». Он имел такой же дизайн, как и его предшественник, отличаясь лишь более совершенной камерой и альтиметром. Главной задачей аппарата являлся поиск места для посадки следующей миссии. С этой задачей он успешно справился. После завершения основной научной программы Китайская национальная космическая администрация (CNSA) решила использовать «Чанъэ-2» для тестирования своих возможностей по связи и управлению аппаратами в далеком космосе. Зонд выполнил маневр, который направил его в точку Лагранжа L₂ системы «Солнце-Земля», и в 2011 году вышел на гало-орбиту вокруг нее. CNSA стало лишь третьим в истории космическим агентством, чей посланник достиг этого региона.
Но на этом путешествие второго китайского лунного зонда не закончилось: в дальнейшем его решили превратить в «астероидный разведчик». В апреле 2012 года аппарат совершил новый маневр, переведший его на траекторию пролета астероида Тутатис (4179 Toutatis). 13 декабря 2012-го «Чанъэ-2» прошел в 3,2 км от него, сделав ряд снимков его поверхности. Разрешение лучших из них составляло 10 м.
После завершения пролета Тутатиса китайские специалисты продолжили эксплуатацию «Чанъэ-2» в режиме испытательного зонда, используя его для проверки национальной системы космической связи. К 2016 году аппарат улетел на расстояние более 200 млн км от нашей планеты. Пока неизвестно, продолжает ли CNSA поддерживать связь с «Чанъэ-2», или же контакт с ним уже потерян.
Китай достигает Луны
Успехи «Чанъэ-1» и «Чанъэ-2» позволили КНР перейти к следующей фазе своей лунной программы — мягкой посадке на Луну. Стоит отметить, что это значительно более сложная задача, чем выведение спутника на селеноцентрическую орбиту. Ни СССР, ни США не смогли с первого раза успешно посадить свой автоматический зонд на лунную поверхность. Индия и израильская компания SpaceIL тоже потерпели фиаско.
А вот Китай сумел сразу достичь цели. 14 декабря 2013 года аппарат «Чанъэ-3» стал первым с 1976 года земным посланником, совершившим мягкую посадку на поверхность естественного спутника нашей планеты. Это произошло в Море Дождей, в 40 км южнее кратера Лаплас F.
«Чанъэ-3» доставил на лунную поверхность не только платформу с научными приборами, но и 140-килограммовый «Юйту» — первый колесный аппарат со времен «Лунохода-2». Номинальный срок работы базовой платформы составлял один год, ровера — три месяца. Но в результате они значительно перевыполнили первоначальный план.
В 2018 году радиолюбители все еще периодически перехватывали сигналы стационарной платформы «Чанъэ-3». Правда, тогда на ее борту оставался всего один функционирующий инструмент — 150-миллиметровый оптический телескоп LUT, предназначенный для съемки неба в ближнем УФ-диапазоне. В конце 2018 года CNSA решила прекратить работу аппарата, чтобы избежать наложения радиосигналов, способного усложнить процедуру посадки миссии «Чанъэ-4».
Что касается «Юйту», то он потерял подвижность примерно через 40 дней после высадки, поэтому в дальнейшем тоже продолжил работу в стационарном режиме. В последний раз он выходил на связь с Землей в марте 2015 года.
Вначале старт следующей посадочной миссии «Чанъэ-4» с ровером «Юйту-2» был запланирован на 2015 год. Однако из-за ряда отсрочек и необходимости вносить изменения в дизайн аппарата он задержался на три года. Свою роль сыграла и высокая техническая сложность миссии, требовавшая более тщательной подготовки и запуска спутника-ретранслятора. Дело в том, что именно «Чанъэ-4» должен был стать первым в истории земным посланником, добравшимся до обратной стороны Луны.
Основная проблема такой посадки заключается в обеспечении связи. Для этого нужен специальный ретранслятор на гало-орбите в районе точки Лагранжа L₂ системы «Земля-Луна». Аппарат, находящийся в такой позиции, сможет одновременно видеть как нашу планету, так и обратную сторону Луны. Однако это требует дополнительного пуска, значительно увеличивая общую стоимость миссии. По этой причине, в частности, в конце 1960-х NASA отказалась от плана по высадке одной из экспедиций Apollo.
Но Китай не испугался дополнительных затрат. В мае 2018 года CNSA отправила в точку L₂ ретранслятор «Цюэцяо». Вместе с ним была запущена пара микроспутников «Лунцзян», разработанных учеными из Харбинского политехнического университета. Один из них так и не добрался до Луны, а вот второй вышел на селеноцентрическую орбиту. Он успешно работал до июля 2019 года, а затем, как и «Чанъэ-1», был целенаправленно разбит о лунную поверхность.
После того, как специалисты убедились в штатной работе «Цюэцяо», настала очередь самого «Чанъэ-4», стартовавшего 7 декабря 2018 года. Через 30 дней аппарат осуществил историческую посадку в южной части кратера Карман на обратной стороне Луны. Успех этой миссии ознаменовал переход Китая от фазы повторения старых советских и американских достижений к покорению новых вершин.
Но «Чанъэ-4» вошел в летопись мировой космонавтики не только благодаря своему месту посадки. Кроме традиционной научной аппаратуры, на его борту находился герметичный алюминиевый контейнер высотой 18 см и диаметром 16 см. В нем хранился грунт, семена хлопка, картофеля, рапса, резуховидки, а также дрожжи, яйца дрозофил и шелкопряда. Внутри цилиндра было искусственное освещение, устройства подачи воды, воздуха и питательного раствора. Цель эксперимента заключалась в проверке возможности функционирования замкнутой экосистемы в условиях пониженной лунной гравитации и высокого уровня высокоэнергетического излучения.
По словам китайских специалистов, через несколько дней после посадки «Чанъэ-4» камера, установленная внутри цилиндра, зарегистрировала прорастание семян хлопка. Это был первый случай в истории, когда земное растение дало ростки на другом небесном теле.
«Чанъэ-4» и «Юйту-2» все еще продолжают работу. По состоянию на начало июля 2022 года ровер проехал уже свыше 770 м по лунной поверхности.
Китай возвращает кусочек Луны
Понятно, что Китай не собирался останавливаться на достигнутом. Уже в конце 2020 года он приступил к реализации третьей фазы своей лунной программы. Автоматический аппарат «Чанъэ-5» имел задачу взять образец вещества Луны и доставить его на Землю.
Стоит отметить, что путь к третьей фазе оказался длиннее, чем предполагалось. Еще в 2014 году CNSA запустила миссию «Чанъэ-5Т1» с целью отработки технологии возвращения на Землю образцов лунного вещества. Зонд облетел Луну, а затем сблизился с нашей планетой и сбросил тестовую капсулу, которая прошла сквозь земную атмосферу и приземлилась на территории Китая.
Успех испытаний открыл путь миссии «Чанъэ-5». Вначале ее запуск был запланирован на конец 2017 года, но CNSA пришлось спешно скорректировать свои планы из-за прошлогодней аварии ракеты-носителя «Чанчжэн-5».
До того времени лунные миссии Поднебесной запускались с помощью ракет семейства «Чанчжэн-3». Но «Чанъэ-5» намного тяжелее своих предшественников: ему ведь нужно не просто сесть на Луну, но и взлететь с ее поверхности и вернуться на Землю. Поэтому космический аппарат состоял из четырех специализированных модулей (орбитального, посадочного, взлетного и возвращаемого), суммарная масса которых составляла почти четыре тонны. Грузоподъемности «Чанчжэн-3» недостаточно, чтобы обеспечить отправку такого груза к Луне. Поэтому китайские специалисты сделали ставку на новую тяжелую ракету «Чанчжэн-5». Однако ее неожиданная авария во время второго полета привела к тому, что в конструкцию носителя пришлось внести множество изменений. Лишь в конце 2019-го CNSA провела повторный успешный запуск обновленной ракеты, позволивший возобновить подготовку к старту «Чанъэ-5».
«Чанъэ-5» отправился к Луне в ноябре 2020 года. Миссия прошла без каких-либо затруднений. Спускаемый аппарат совершил успешную посадку в районе гор Рюмкера (вулканическая формация в северо-западной части видимой стороны нашего спутника) и взял пробу грунта, которая затем была «переправлена» на возвращаемый модуль. Капсула с образцами совершила посадку в автономном районе Внутренняя Монголия 16 декабря 2020 года.
Последующий анализ показал, что доставленные образцы сформировались не позже, чем 2 млрд лет назад. Таким образом, они намного моложе грунта, привезенного на Землю экспедициями Apollo и советскими станциями «Луна».
Будущее китайской лунной программы
Реализация миссии «Чанъэ-5» подвела черту под третьей фазой китайской лунной программы. А значит, специалисты Поднебесной смогут приступить к работе над ее завершающей стадией.
Поскольку космическая отрасль КНР не отличается особой открытостью, нам пока известны только самые общие детали по четвертой фазе. Вероятно, в 2023-2024 годах CNSA произведет запуск зонда «Чанъэ-6», который сядет вблизи южного лунного полюса и затем вернет на Землю образец вещества из этого региона. Выбор места посадки не случаен: именно южный полюс нашего спутника считается одной из лучших локаций для строительства первого человеческого поселения.
Вслед за «Чанъэ-6» к Луне отправятся еще два автоматических разведчика. Предполагается, что они проведут комплексное исследование южного полюса. Аппараты будут искать залежи ценных ресурсов и, возможно, опробуют некоторые технологии, которые могут пригодиться тайконавтам при строительстве лунной базы.
То, что в будущем КНР планирует построить базу на Луне, уже давно не является секретом. Хоть власти страны предпочитают делать максимально расплывчатые заявления по этому вопросу, известно, что Поднебесная намеревается создать поселение на южном лунном полюсе к концу этого — началу следующего десятилетия. В 2021 году Китай также подписала меморандум о сотрудничестве с россией в деле создания Международной научной лунной станции. Однако точная степень его участия в проекте пока неизвестна.
В любом случае китайские инженеры уже вовсю ведут работы по конструированию техники для пилотируемой лунной программы. Так, в 2020 году состоялся успешный тест прототипа космического корабля нового поколения, рассчитанного как на доставку тайконавтов как на борт орбитальной станции, так и на миссии в дальний космос. Он был выведен на околоземную орбиту и совершил серию маневров, позволивших поднять его апогей до 8000 км. Благодаря этому капсула корабля вошла в земную атмосферу со скоростью примерно 9 км/c, что значительно больше, чем при обычных полетах на низкие околоземные орбиты (ННО). Это позволило протестировать теплозащиту в условиях, подобных тем, которые возникают при возвращении на Землю из межпланетной экспедиции. Новый космический аппарат предоставит Китаю возможность организовать пилотируемый облет Луны, вроде американской экспедиции Apollo 8 или планируемой миссии Artemis II. Такой полет мог бы добавить престижа стране.
Но если мы говорим о миссии с высадкой тайконавтов на Луну, то одного лишь корабля недостаточно. Для этого нужен отдельный спускаемый аппарат и мощная ракета, способная доставить его к нашему спутнику.
Такой ракетой должен стать сверхтяжелый носитель «Чанчжэн-9». Китайское правительство одобрило планы по его созданию в 2021 году. Ракету планируют использовать для пилотируемых миссий на Луну, сборки различных космических сооружений, а также полетов в дальний космос.
Изначально концепция «Чанчжэн-9» предполагала создание классической одноразовой ракеты, имеющей трехступенчатую конструкцию с возможностью добавления к ней до четырех боковых ускорителей. Затем проект подвергся ревизии. Ракета лишилась боковых ускорителей, а ее первая ступень стала многоразовой.
Но, судя по всему, это далеко не последняя метаморфоза носителя. Недавно стало известно, что китайские инженеры разработали новый проект, предполагающий создание совершенно иной, полностью многоразовой ракеты, дизайн которой явно вдохновлен кораблем Starship. Она будет состоять из двух ступеней, работающих на топливной паре кислород-метан. Ракета сможет выводить до 150 тонн на НОО и до 50 тонн на траекторию полета к Луне. По предварительным оценкам, первый полет полностью многоразовой «Чанчжэн-9» может состояться в 2035 году.
Стоит отметить, что руководители китайской космической программы, судя по всему, пока не сделали окончательный выбор в пользу какого-то из вариантов «Чанчжэн-9». Но общий вектор не вызывает сомнений.
Наличие у Китая планов создания форпоста на естественном спутнике Земли вызывает резонный вопрос о возможности лунной гонки с США. Ведь южный полюс Луны также является основной целью американской программы Artemis. Уже сейчас можно представить ситуацию, когда каждая сторона попытается ускорить реализацию своих планов, чтобы «занять лучшие места». Ими могут быть как участки с наиболее доступными залежами водяного льда, так и «пики вечного света» — приполярные возвышенности, почти постоянно освещенные Солнцем, что делает их идеальным местом для размещения солнечных электростанций.
В 2020 году США и их космические союзники подписали «Соглашения Артемиды» — набор базовых принципов, которые должны заложить основу международного сотрудничества в сфере освоения Луны, Марса, комет и астероидов в мирных целях. В числе прочего они оговаривают возможность создания т.н. «безопасных зон» в местах осуществления научно-технической деятельности на нашем естественном спутнике. Соглашения предусматривает, что государства должны уважать «безопасные зоны» друг друга и открыто делиться всей информацией, чтобы не допустить возникновения конфликтных ситуаций.
На данный момент к «Соглашениям Артемиды» присоединилась 21 страна, включая Украину. Однако представляется крайне маловероятным, что в ближайшей перспективе Китай захочет связывать себя какими-то юридическими обязательствами с США. Две самые мощные державы на Земле фактически никак не сотрудничают в космической сфере. И с учетом их далеко не лучших политических отношений, а также периодических взаимных обвинений (чего стоит хотя бы недавнее заявление главы NASA о том, что Китай собирается захватить Луну), ситуация вряд ли изменится в обозримом будущем.
Конечно, до сих пор Китай не демонстрировал спешки в своей лунной программе. CNSA методично следовала планам, а руководство страны не пыталось «подгонять» организацию, требуя любой ценой осуществить запуск к какой-либо круглой дате или по политическому поводу. Скорее всего, это сыграло большую роль в общей успешности и безаварийности программы «Чанъэ». Но дальнейшее усиление конфронтации с США может привести к изменению этого подхода. Свою роль способны сыграть и «Соглашения Артемиды». Если руководство КНР воспримет предложение о создании «безопасных зон» как попытку «разделить» Луну, мы действительно можем стать свидетелями начала новой лунной гонки.
Но не следует исключать и другой вариант. Луна могла бы стать для двух стран не «яблоком раздора», а точкой соприкосновения. Когда США и Китай начнут создание баз на ее южном полюсе, им невольно придется выработать правила взаимодействия. Впоследствии это может дать толчок к полноценному сотрудничеству и реализации совместных космических проектов. Кто знает, вдруг нашему ночному светилу суждено стать тем, чем в свое время была историческая стыковка «Союза» и Apollo?
Только самые интересные новости и факты в нашем Telegram-канале!
Присоединяйтесь: https://t.me/ustmagazine
