Расколотив свой корабль посреди одного из лунных кратеров, группа инженеров NASA планирует за очень короткое время и небольшие деньги разгадать тайну лунного льда

Инженеры компании Northrop Grumman в Редондо-Бич, штат Калифорния, спускают космический корабль LCROSS в вакуумную камеру, где имитируются условия космического полета. В будущем этот корабль разобьют о лунную поверхность, выполняя программу поисков на Луне замерзшей воды
Удар по луне Бомбардировщик на подлете: Поиск замерзшей воды на лунной поверхности будет вести небольшой шестигранный космический корабль, закрепленный на пустом топливном баке весом примерно 2 т. Этот бак, а точнее, разгонный блок ракеты-носителя Atlas V, имеет свое собственное имя — Centaur. Космический корабль выведет эту ступень на сильно вытянутую околоземную орбиту, а потом будет постепенно менять ее параметры, пока это не приведет к столкновению с Луной. Вся процедура после запуска должна занять от трех до четырех месяцев.
Разделение аппаратов перед атакой Корабль отстыкуется от ракеты-носителя и направит ее соплом вперед в сторону одного из кратеров на лунном полюсе, сам же проведет торможение, а через четыре минуты выйдет на ту же траекторию, что и посланный вперед «камикадзе». Светочувствительные приборы на корабле помогут специалистам NASA узнать некоторые подробности о химическом составе лунной поверхности по спектру вспышки, которая произойдет при ударе.
Полет сквозь ураган При ударе Centaur выбьет в лунной поверхности воронку глубиной 5 м и выбросит фонтан породы высотой 10 км. Корабль должен пролететь сквозь этот фонтан, ведя наблюдение посредством видеокамер и инфракрасных спектрометров. Это позволит узнать, есть ли в выброшенных в космос породах вода, а если есть, то сколько. Корабль будет передавать результаты наблюдений на Землю, пока не врежется в лунную поверхность. Ученые получат результаты через несколько минут после первого удара.

Все астрономы ненавидят Луну. Это непомерно яркое небесное тело ослепляет телескопы — точно так же, как низкое солнце слепит водителей. На Луне нет атмосферы, а все геологические процессы давно стихли. Может быть, по этой причине даже спустя десятилетия после того, как по Луне прошлись Нил Армстронг и Базз Олдрин, карты Марса более подробны, чем карты нашей ближайшей соседки.

Однако сегодня NASA испытывает потребность в новой информации. К 2020 году на лунную поверхность должны вернуться астронавты, и это будет первым шагом в организации там стационарного форпоста. Лунная база могла бы стать идеальным местом для развертывания таких производств, в которых желательны малые уровни гравитации. Здесь можно также добывать гелий-3 для обеспечения ядерных реакторов будущего. Кроме того, NASA рассматривает Луну как идеальную сборочную и стартовую площадку для планируемых в дальнейшем экспедиций на Марс.

Во всех этих грандиозных планах вода играет ключевую роль, поскольку ее можно разлагать на кислород для лунных поселений и водород для ракетного топлива. В 1998 году беспилотный зонд Prospector нашел признаки водорода в кратерах неподалеку от лунных полюсов. Правда, пока еще никто не уверен, что водород в данном случае является свидетельством наличия замерзшей воды, которая могла бы попасть на Луну с кометами и метеорами.

Первый решительный шаг, совершенный NASA на пути к созданию лунной базы, — это Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), спутник, специально предназначенный для подробнейшего картографирования лунных ландшафтов. В январе 2006 года после нескольких лет работы разработчики проекта LRO решили для запуска своего аппарата использовать более мощный носитель, Atlas V, что позволило увеличить полезную загрузку на целую тонну. Агентство выступило с обращением к своим десяти исследовательским центрам — как бы вы предложили использовать эти дополнительные возможности? Решение должно быть принято до октября 2008 года, когда будет открыто первое «окно» для возможного запуска LRO.

Розыгрыш льготного билета

Дэн Эндрюс, уроженец Кремниевой долины, работающий в NASA уже 21 год, первым оперативно отреагировал на призыв своего агентства. Вместе с несколькими инженерами из исследовательского центра NASA им. Эймса он организовал команду «Голубой лед» (Blue Ice). В старых военно-морских казармах был задуман проект проведения взрывного зондирования приполярных кратеров в поисках воды.

На кон было поставлено больше, чем просто выяснение, существует ли на Луне замерзшая вода. «Это для нас шанс вернуться в большую игру», — говорит Эндрюс. Стареющие аэродинамические трубы центра им. Эймса и покрашенные военно-морской шаровой краской здания в Кремниевой долине, когда-то колыбель аэрокосмических исследований, — все это сейчас пребывает в тени, отброшенной новыми местными гигантами Google и eBay. NASA уже урезало программы этого филиала и угрожает ему полным закрытием. В такой ситуации перед исследовательским центром забрезжила надежда — появился шанс провести реорганизацию и выступить в роли компании, способной оперативно воплощать малобюджетные космические проекты.

Эндрюс не располагал средствами для дорогостоящего посадочного модуля, который на Луне занялся бы всерьез поиском воды. При этом следует иметь в виду, что условия в зоне вечно затемненных полярных кратеров, где установились температуры около -160°С, убийственны почти для любой конструкции лунохода. Однако команда «Голубой лед» вместе со своими партнерами из Northrop Grumman выступила с дерзким предложением — просто вывернуть наизнанку кусочек лунной поверхности. Примитивный донельзя космический корабль, который уже получил название Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS), должен поместиться прямо на верхушку ракеты Atlas под аппаратом LRO. После запуска, когда LRO спокойно отправится в сторону Луны, LCROSS останется пристегнутым к отработанному разгонному блоку Centaur ракеты Atlas. С помощью гравитационного поля Луны LCROSS будет теперь управлять движением блока Centaur и приведет его на вытянутую околоземную орбиту, позволяющую устроить падение на один из лунных полюсов. Как говорит Эндрюс, «вся эта затея напоминает буксировку автобуса силами микролитражки». За девять часов до столкновения, в 40 000 км от лунной поверхности LCROSS должен отделиться от блока. Двухтонный Centaur врежется в затемненный кратер со скоростью, вдвое превышающей скорость винтовочной пули, и поднимет на высоту 10 км фонтан взрытой породы. Четыре минуты спустя к этому фонтану приблизится LCROSS, вооруженный разнообразными измерительными приборами. Прежде чем точно так же врезаться в лунную поверхность, он должен успеть провести химический анализ пролетающей мимо него породы на предмет наличия там воды и передать результаты измерений на Землю. Через три месяца после того, как NASA объявило о своем предложении, LCROSS победил в конкурсе 18 других проектов, выдвинутых такими ведущими научными центрами, как Лаборатория реактивного движения (JPL) и Центр космических полетов Годдарда. Теперь инженерам «Голубого льда» остается только собрать этот первый в своем роде космический аппарат. Для этого им отведено крайне мало времени (всего 30 месяцев) и выделена более чем скромная сумма ($79 млн). «Что бы теперь ни случилось, — язвит Марвин Кристенсен, исполняющий в Центре им. Эймса функции директора, — но случиться оно должно с фантастической (по меркам NASA) скоростью».

Ценовой барьер

Эндрюс и его команда знают, что у них нет времени доводить проект до совершенства — будет достаточно, если он просто сработает. По классификации NASA LCROSS объявлен темой «класса D», то есть работой с низким уровнем приоритета и «средним либо значительным уровнем вероятности, что задание не будет успешно выполнено». Говоря попросту, агентство решило немножко поиграть в азартные игры, то есть Эндрюс со своей командой получили право запустить свой аппарат, не обеспечивая его всеми принятыми здесь резервными системами и не доведя до конца обычную схему испытаний. «Все остальное доделаем после того, как врежемся в Луну, — шутит Скотт Горовиц, бывший астронавт, который вплоть до прошлого года руководил исследовательским отделом NASA и собственноручно дал проекту LCROSS «зеленую улицу». — Чтобы полностью гарантировать успех, цену проекта пришлось бы утроить. Но ведь лучше за такие деньги выполнить целых три запуска, и даже если один из них окажется неудачным, мы все равно останемся в выигрыше».

Самостоятельная разработка «с нуля» всего «железа» грозила сразу же вывести проект за рамки бюджета, так что создатели аппарата LCROSS старались как-то объединить в нем уже существующие компоненты. Внутренний топливный бак космического корабля — это деталь, оставшаяся от разработки одного из спутников связи. Вся аппаратура управления просто скопирована с LRO. Несущая конструкция, алюминиевая муфта, больше всего похожая на канализационный коллектор с шестью горловинами, позаимствована из хозяйства ВВС США — когда-то ее разработали для того, чтобы одной ракетой-носителем выводить на орбиту несколько спутников.

У инженеров «Голубого льда» из этой железки получился отличный корпус космического корабля, а его шесть люков как раз подошли для размещения оборудования — солнечных батарей, приборов и аккумуляторов. Команда LCROSS уже заразила своим энтузиазмом коллег из компании Northrop. «Я называю это стилем «Франкенсат» (то есть спутники по принципу Франкенштейна), — говорит Стивен Хиксон, вице-президент отдела передовых стратегий. — Ну, не то чтобы уж прямо закупать все детали в хозмагах типа Home Depot, но что-то в этом духе».

На приборную начинку обычно уходит 10−15% бюджета, выделяемого на строительство корабля. В проекте LCROSS на это ушло примерно 3%, то есть всего $2 млн. Когда научный руководитель проекта Энтони Колаприт обратился за электронными комплектующими к крупным аэрокосмическим предприятиям, они, увидев предложенный бюджет, просто подняли его на смех. Пришлось обратиться к небольшим частным фирмам. Так, спектрометр ближнего инфракрасного диапазона купили в компании, которая производит их для оперативного контроля крепости пива на пивоваренных заводах. Экспертам агентства, настаивавшим на анодировании алюминиевых боксов, Энтони ответил, что не откажется сэкономить даже эту тысячу баксов.

Последние мгновения жизни спутника будут отслеживать наземные телескопы, LRO и космический телескоп Hubble. Столкновение должны увидеть и астрономы-любители из западной части США с их довольно скромными телескопами. Эндрюс с коллегами будут следить за полетом своего аппарата из центра управления полетами в Эймсовском центре, сидя за обычными столами, уставленными персональными компьютерами.

Создатели этого аппарата сами обрекают его на гибель в катастрофе, и тем не менее все они исполнены боевого духа. «Предстоящее воодушевляет, — говорит Эндрюс. — Все мы оставим на Луне частичку себя».

Статья «» опубликована в журнале «Популярная механика» (№10, Октябрь 2008).