По Місяці плі!

Розколотивши свій корабель посеред одного з місячних кратерів, група інженерів NASA планує за дуже короткий час і невеликі гроші розгадати таємницю місячного льоду.

Усі астрономи ненавидять Місяць. Це непомірно яскраве небесне тіло засліплює телескопи — точно так само, як низьке сонце зліпить водіїв. На Місяці немає атмосфери, а всі геологічні процеси давно стихли. Можливо, з цієї причини навіть через десятиліття після того, як по Місяці пройшлися Ніл Армстронг і Базз Олдрін, карти Марса більш докладні, ніж карти нашої найближчої сусідки.

Однак сьогодні NASA відчуває потребу в новій інформації. До 2020 року на місячну поверхню повинні повернутися астронавти, і це буде першим кроком в організації там стаціонарного форпосту. Місячна база могла б стати ідеальним місцем для розгортання таких виробництв, в яких бажані малі рівні гравітації. Тут можна також видобувати гелій-3 для забезпечення ядерних реакторів майбутнього. Крім того, NASA розглядає Місяць як ідеальний складальний і стартовий майданчик для планованих надалі експедицій на Марс.

У всіх цих грандіозних планах вода відіграє ключову роль, оскільки її можна розкладати на кисень для місячних поселень і водень для ракетного палива. У 1998 році безпілотний зонд Prospector знайшов ознаки водню в кратерах неподалік від місячних полюсів. Правда, поки ще ніхто не впевнений, що водень в даному випадку є свідченням наявності замерзлої води, яка могла б потрапити на Місяць з кометами і метеорами.

Перший рішучий крок, здійснений NASA на шляху до створення місячної бази, — це Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), супутник, спеціально призначений для детального картографування місячних ландшафтів. У січні 2006 року після декількох років роботи розробники проекту LRO вирішили для запуску свого апарату використовувати більш потужний носій, Atlas V, що дозволило збільшити корисне завантаження на цілу тонну. Агентство виступило зі зверненням до своїх десяти дослідницьких центрів — як би ви запропонували використовувати ці додаткові можливості? Рішення мають ухвалити до жовтня 2008 року, коли буде відкрито перше «вікно» для можливого запуску LRO.

Розіграш пільгового квитка

Ден Ендрюс, уродженець Кремнієвої долини, який працює в NASA вже 21 рік, першим оперативно відреагував на заклик свого агентства. Разом з кількома інженерами з дослідницького центру NASA ім. Еймса він організував команду «Блакитний лід» (Blue Ice). У старих військово-морських казармах було задумано проект проведення вибухового зондування приполярних кратерів у пошуках води.

Інженери компанії Northrop Grumman в Редондо-Біч, штат Каліфорнія, спускають космічний корабель LCROSS у вакуумну камеру, де імітуються умови космічного польоту. У майбутньому цей корабель розіб’ють об місячну поверхню, виконуючи програму пошуків на Місяці замерзлої води. Зображення: «Популярна механіка»

На кін було поставлено більше, ніж просто з’ясування, чи існує на Місяці замерзла вода. «Це для нас шанс повернутися у велику гру», — говорить Ендрюс. Старіючі аеродинамічні труби центру ім.Еймса і фарбовані військово-морською шаровою фарбою будівлі в Кремнієвій долині, колись колиска аерокосмічних досліджень, — все це зараз перебуває в тіні, відкинутої новими місцевими гігантами Google і eBay. NASA вже урізало програми цієї філії і погрожує йому повним закриттям. У такій ситуації перед дослідницьким центром забрізжила надія — з’явився шанс провести реорганізацію і виступити в ролі компанії, здатної оперативно втілювати малобюджетні космічні проекти.

Ендрюс не мав засобів для дорогого посадкового модуля, який на Місяці зайнявся б всерйоз пошуком води. При цьому слід мати на увазі, що умови в зоні вічно затемнених полярних кратерів, де встановилися температури близько -160 ° С, вбивчі майже для будь-якої конструкції лунохода. Однак команда «Блакитний лід» разом зі своїми партнерами з Northrop Grumman виступила з зухвалою пропозицією — просто вивернути навиворіт шматочок місячної поверхні. Примітивний донезмоги космічний корабель, який вже отримав назву Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS), повинен поміститися прямо на верхівку ракети Atlas під апаратом LRO. Після запуску, коли LRO спокійно вирушить у бік Місяця, LCROSS залишиться пристебнутим до відпрацьованого розгінного блоку Centaur ракети Atlas. За допомогою гравітаційного поля Місяця LCROSS буде тепер керувати рухом блоку Centaur і приведе його на витягнуту навколоземну орбіту, що дозволяє влаштувати падіння на один з місячних полюсів. Як каже Ендрюс, «вся ця затія нагадує буксирування автобуса силами мікролітражки». За дев’ять годин до зіткнення, за 40 000 км від місячної поверхні LCROSS повинен відокремитися від блоку. Двотонний Centaur вріжеться в затемнений кратер зі швидкістю, що вдвічі перевищує швидкість гвинтівкової кулі, і підніме на висоту 10 км фонтан взритої породи. Чотири хвилини потому до цього фонтану наблизиться LCROSS, озброєний різноманітними вимірювальними приладами. Перш ніж точно так само врізатися в місячну поверхню, він повинен встигнути провести хімічний аналіз пролітаючої повз нього породи на предмет наявності там води і передати результати вимірювань на Землю. Через три місяці після того, як NASA оголосило про свою пропозицію, LCROSS переміг у конкурсі 18 інших проектів, висунутих такими провідними науковими центрами, як Лабораторія реактивного руху (JPL) і Центр космічних польотів Годдарда. Тепер інженерам «Блакитного льоду» залишається тільки зібрати цей перший у своєму роді космічний апарат. Для цього їм відведено вкрай мало часу (всього 30 місяців) і виділена більш ніж скромна сума ($79 млн). «Що б тепер не сталося, — виразить Марвін Крістенсен, який виконує в Центрі ім. Еймса функції директора, — але трапитися воно повинно з фантастичною (за мірками NASA) швидкістю».

Удар по місяці

Бомбардувальник на підльоті. Пошук замерзлої води на місячній поверхні буде вести невеликий шестигранний космічний корабель, закріплений на порожньому паливному баку вагою приблизно 2 т. Цей бак, а точніше, розгінний блок ракети-носія Atlas V, має своє власне ім’я — Centaur.

Космічний корабель виведе цю сходинку на сильно витягнуту навколоземну орбіту, а потім буде поступово змінювати її параметри, поки це не призведе до зіткнення з Місяцем. Вся процедура після запуску повинна зайняти від трьох до чотирьох місяців.

Ціновий бар’єр

Ендрюс і його команда знають, що у них немає часу доводити проект до досконалості — буде достатньо, якщо він просто спрацює. За класифікацією NASA LCROSS оголошено темою «класу D», тобто роботою з низьким рівнем пріоритету і «середнім або значним рівнем ймовірності, що завдання не буде успішно виконано». Говорячи просто, агентство вирішило трошки пограти в азартні ігри, тобто Ендрюс зі своєю командою отримали право запустити свій апарат, не забезпечуючи його всіма прийнятими тут резервними системами і не довівши до кінця звичайну схему випробувань. «Все інше доробимо після того, як вріжемося в Місяць, — жартує Скотт Горовіц, колишній астронавт, який аж до минулого року керував дослідницьким відділом NASA і власноруч дав проекту LCROSS» зелену вулицю «. — Щоб повністю гарантувати успіх, ціну проекту довелося б потроїти. Але ж краще за такі гроші виконати цілих три запуски, і навіть якщо один з них виявиться невдалим, ми все одно залишимося у виграші «.

Самостійна розробка «з нуля» всього «заліза» загрожувала відразу ж вивести проект за рамки бюджету, так що творці апарату LCROSS намагалися якось об’єднати в ньому вже існуючі компоненти. Внутрішній паливний бак космічного корабля — це деталь, що залишилася від розробки одного із супутників зв’язку. Вся апаратура управління просто скопійована з LRO. Несуча конструкція, алюмінієва муфта, найбільше схожа на каналізаційний колектор з шістьма горловинами, запозичена з господарства ВПС США — колись її розробили для того, щоб однією ракетою-носієм виводити на орбіту кілька супутників.

Розділення апаратів перед атакою

Корабель відстикується від ракети-носія і направить її соплом вперед у бік одного з кратерів на місячному полюсі, сам же проведе гальмування, а через чотири хвилини вийде на ту ж траєкторію, що і посланий вперед «камікадзе».

Світлочутливі прилади на кораблі допоможуть фахівцям NASA дізнатися деякі подробиці про хімічний склад місячної поверхні за спектром спалаху, який відбудеться при ударі.

У інженерів «Блакитного льоду» з цієї залізки вийшов відмінний корпус космічного корабля, а його шість люків якраз підійшли для розміщення обладнання — сонячних батарей, приладів і акумуляторів. Команда LCROSS вже заразила своїм ентузіазмом колег з компанії Northrop. «Я називаю це стилем» Франкенсат «(тобто супутники за принципом Франкенштейна), — говорить Стівен Хіксон, віце-президент відділу передових стратегій. — Ну, не те щоб вже прямо закуповувати всі деталі в госпмагах типу Home Depot, але щось в цьому дусі».

На приладову начинку зазвичай йде 10-15% бюджету, що виділяється на будівництво корабля. У проекті LCROSS на це пішло приблизно 3%, тобто всього $2 млн. Коли науковий керівник проекту Ентоні Колаприт звернувся за електронними комплектуючими до великих аерокосмічних підприємств, вони, побачивши запропонований бюджет, просто підняли його на сміх. Довелося звернутися до невеликих приватних фірм. Так, спектрометр ближнього інфрачервоного діапазону купили в компанії, яка виробляє їх для оперативного контролю фортеці пива на пивоварних заводах. Експертам агентства, які наполягали на анодуванні алюмінієвих боксів, Ентоні відповів, що не відмовиться заощадити навіть цю тисячу баксів.

Політ крізь ураган

При ударі Centaur виб’є в місячній поверхні воронку глибиною 5 м і викине фонтан породи висотою 10 км. Корабель повинен пролетіти крізь цей фонтан, ведучи спостереження за допомогою відеокамер та інфрачервоних спектрометрів. Це дозволить дізнатися, чи є в викинутих у космос породах вода, а якщо є, то скільки.

Корабель передаватиме результати спостережень на Землю, поки не вріжеться в місячну поверхню. Вчені отримають результати через кілька хвилин після першого удару.

Останні миті життя супутника будуть відстежувати наземні телескопи, LRO і космічний телескоп Hubble. Зіткнення повинні побачити і астрономи-аматори із західної частини США з їх досить скромними телескопами. Ендрюс з колегами стежитимуть за польотом свого апарату з центру управління польотами в Еймсівському центрі, сидячи за звичайними столами, уставленими персональними комп’ютерами.

Творці цього апарату самі прирікають його на загибель у катастрофі, і тим не менше всі вони виконані бойового духу. «Майбутнє надихає, — каже Ендрюс. — Усі ми залишимо на Місяці частинку себе».