КРОЛИК
«ЧАНЪЭ» И ОБРАТНАЯ СТОРОНА ЛУНЫ

Китайская программа исследования Луны была разделена на три этапа: «облёт Луны», «посадка на Луну» и «возвращение с Луны» [1]. «Чанъэ-1», запущенный в октябре 2007 года на базе проверенной платформы связного спутника, шаг за шагом поднял орбиту, вышел на окололунную орбиту 5 ноября и перешёл на полярную орбиту высотой 200 км с периодом 127 минут. Он построил трёхмерную карту Луны и исследовал химический состав поверхности [1].

«Чанъэ-2» (2010) летал ниже, сфотографировал место будущей посадки с разрешением 1,2–1,5 м и построил карту всей Луны с разрешением 7 м. Затем он улетел: отправился в точку L2 системы Солнце — Земля, а 13 декабря 2012 года пролетел мимо астероида 4179 Таутатис на расстоянии всего 1,9 км со скоростью 10,73 км/с [1]. Запасной аппарат стал первым межпланетным зондом Китая — ранний признак привычки программы выжимать из техники дополнительные миссии.

«Чанъэ-3» стартовал 1 декабря 2013 года и сел 14 декабря в 13:11 UT на северо-западе Моря Дождей — первая мягкая посадка на Луну после советской «Луны-24» в 1976 году [1]. Спуск был автоматическим: аппарат завис примерно в 100 м над поверхностью, сам выбрал безопасное место, выключил двигатель в 4 м над грунтом и упал остаток пути. Посадочный модуль и луноход несли нагреватели на плутонии-238, чтобы пережить двухнедельную лунную ночь [1].

Шестиколёсный луноход «Юйту» массой 140 кг съехал на грунт с панорамной камерой, георадаром и спектрометрами [1]. Он проехал лишь около сотни метров, прежде чем отказ системы управления его обездвижил, но ещё месяцы передавал данные, а посадочный модуль работал годами. Второй шаг был сделан — а второй, такой же комплект техники, построенный как резервный, ждал чего-то более смелого.

Луна поворачивается вокруг своей оси ровно один раз за каждый оборот вокруг Земли — около 27,3 суток для того и другого [11]. Миллиарды лет приливов замедляли её вращение, пока периоды не совпали: Луна находится в приливном захвате. Поэтому к нам всегда обращено одно полушарие, а другое — обратная сторона — никогда. Она не тёмная: Солнце освещает её так же, как видимую. Она просто вне поля зрения — и вне радиосвязи.

Переключите вращение ниже. При настоящем, захваченном вращении метка на обратной стороне никогда не смотрит на Землю, поэтому посадочный аппарат там не может связаться с Землёй напрямую: любой сигнал должен идти через ретранслятор. Отключите захват — и Луна за месяц показала бы нам себя целиком. (На самом деле мы видим чуть больше половины, около 59%, потому что орбита эллиптична и наклонена — это либрация.)

По легенде, раз в год сороки выстраивают мост через Млечный Путь, чтобы встретились двое разлучённых влюблённых. «Цюэцяо» («Сорочий мост») запустили в мае 2018 года, чтобы стать мостом между Землёй и обратной стороной Луны, в точке L2 системы Земля — Луна за Луной, примерно в 455 000 км от Земли [2]. В L2 совместное притяжение Земли и Луны заставляет аппарат двигаться синхронно с Луной, так что он «висит» за ней, всегда видя обратную сторону.

Но ретранслятор, стоящий ровно в L2, был бы бесполезен: L2 лежит на линии Земля — Луна, поэтому с Земли он закрыт Луной. Поэтому «Цюэцяо» летает по гало-орбите — петле вокруг L2, достаточно широкой, чтобы с Земли всегда было видно его из-за края Луны [2]. Ниже L2 найдена точно по уравнениям задачи трёх тел, а ползунок задаёт, насколько далеко ретранслятор отходит от линии. Найдите наименьшую петлю, при которой видны и Земля, и обратная сторона.

Резервная техника «Чанъэ-3» стала «Чанъэ-4». 3 января 2019 года он сел в кратере фон Карман внутри бассейна Южный полюс — Эйткен — крупнейшего и древнейшего известного ударного бассейна на Луне, около 2500 км в поперечнике [3]. Это была первая посадка на обратной стороне Луны, и каждая команда и каждый снимок шли через «Цюэцяо».

Почему именно там? Удар такого масштаба мог пробить кору до мантии — вещества, которое ещё никто не исследовал. Спектрометр лунохода «Юйту-2» нашёл в выбросах вокруг минералы, богатые оливином и низкокальциевым пироксеном, которые команда интерпретировала как вероятное мантийное вещество, выброшенное ударом [3]. «Юйту-2» стал луноходом, проработавшим на Луне дольше всех.

Возвращение образцов — самая сложная из автоматических лунных миссий. В 2014 году испытательный полёт «Чанъэ-5-T1» облетел Луну и вернул капсулу «двойным погружением» — рикошетным входом: она один раз отскочила от верхней атмосферы, растянув нагрев и снизив перегрузку [1]. Затем в ноябре 2020 года «Чанъэ-5» отправил четыре аппарата в одном: орбитальный, посадочный, взлётный и возвращаемый. Посадочный модуль сел 1 декабря у горы Рюмкер в Океане Бурь, пробурил и зачерпнул грунт, а взлётный модуль доставил образцы на окололунную орбиту.

Там взлётный модуль автоматически состыковался с орбитальным — первое автоматическое сближение на окололунной орбите — и передал контейнер с образцами. Капсула приземлилась во Внутренней Монголии 16–17 декабря с 1731 г лунного вещества — первыми образцами с Луны за 44 года [4]. Датирование фрагментов базальта дало 2030 ± 4 миллиона лет: это самые молодые вулканические породы, когда-либо датированные на Луне, примерно на миллиард лет моложе образцов «Аполлонов», — Луна оставалась вулканически активной гораздо дольше, чем считалось [5][6].

Резерв «Чанъэ-5» стал «Чанъэ-6», и цель переместилась на обратную сторону. Так как гало-орбита «Цюэцяо» была рассчитана на район «Чанъэ-4», 20 марта 2024 года запустили второй ретранслятор, «Цюэцяо-2», на эллиптическую орбиту вокруг самой Луны [10]. «Чанъэ-6» сел в начале июня 2024 года в кратере Аполлон внутри бассейна Южный полюс — Эйткен, собрал образцы бурением и зачерпыванием и стартовал с обратной стороны, передавая всё через «Цюэцяо-2» [7].

25 июня 2024 года капсула приземлилась во Внутренней Монголии с 1935,3 г вещества обратной стороны [8]. Фрагменты базальта в нём датированы примерно 2,8 миллиарда лет: доказательство того, что и на обратной стороне, долго считавшейся вулканически более спокойной, лава изливалась так поздно [9]. Впервые учёные смогли сравнить в лаборатории породы обоих полушарий Луны.

Следующий этап обращён к южному полюсу Луны, где в вечно затенённых кратерах может быть водяной лёд. «Цюэцяо-2» построили, чтобы обслуживать и «Чанъэ-6», и запланированные туда миссии «Чанъэ-7» и «Чанъэ-8» [10]. Каждая миссия до сих пор следовала одному образцу: полёт, доказывающий технику, резервный аппарат как более смелая вторая миссия и ретранслятор, установленный заранее.

Он должен соединиться с пилотируемой программой Китая, которая планирует высадить космонавтов к 2030 году на корабле «Мэнчжоу» и посадочном модуле «Ланьюэ» (её описывает справочник VESSEL). Автоматические посадки уже картографировали и опробовали грунт, отработали точную автоматическую посадку, сближение на окололунной орбите и возвращение капсулы с лунной скоростью — все трудные шаги, которые нужны пилотируемой посадке.