Китайские учёные продолжают пожинать плоды первопроходцев, сообщая о новых открытиях, сделанных при изучении образцов лунного грунта с обратной стороны спутника. Первые в мире образцы со скрытой от земного наблюдателя стороны Луны доставил на Землю китайский зонд «Чанъэ-6» в июне 2024 года. Первые исследования показали различия в составе пород с каждой стороны спутника, однако были найдены и общие черты, о чём свидетельствует новая работа.

Источник изображения: Xinhua

Анализ методом дистанционного зондирования поверхности Луны на её обратной стороне заставил учёных полагать, что вулканическая активность там прекратилась достаточно давно — около 4 млрд лет назад. Более молодые следы вулканической деятельности, датируемые периодом до 2 млрд лет назад, обнаружены на видимой стороне спутника. Доказательствами этого служат доставленные на Землю образцы грунта советскими, американскими и, совсем недавно, китайскими миссиями.

Рельеф и геология видимой и обратной сторон Луны имеют существенные различия, и учёные стремятся понять причины этого феномена. Предполагается, что различия могут быть связаны с особенностями динамики вулканической активности. Вулканы на обратной стороне Луны потухли на пару миллиардов лет раньше, чем на видимой стороне, что, вероятно, отразилось на составе пород и геологии поверхности. Это также может указывать на меньшее содержание радиоактивных материалов в мантии обратной стороны, которые генерировали тепло и способствовали переносу энергии из недр к поверхности.

Зонд миссии «Чанъэ-6» взял пробы грунта из кратера Аполлона в бассейне Южный полюс — Эйткен. Радиометрическое датирование изотопного распада в базальтах показало, что вулканическая активность в месте посадки прекратилась всего 2,8 млрд лет назад, что стало неожиданным открытием для исследователей. Это свидетельствует о том, что вулканическая активность на обеих сторонах Луны продолжалась примерно одинаковое время и не может объяснить различия в их геологии. Однако исследование образцов только началось, и главные открытия ещё впереди.

Сегодня впервые появилась предварительная информация о составе грунта с обратной стороны Луны, доставленного на Землю китайским зондом «Чанъэ-6». Зонд привёз на Землю около 2 кг уникальных образцов с той стороны Луны, которая никогда не видна с нашей планеты. Полноценные научные статьи по анализу грунта появятся через год или позже, но китайские учёные не стали тянуть интригу и поделились предварительными данными, которые удивили.

Образцы реголита с обратной стороны Луны. Источник изображений: National Science Review

Грунт с обратной стороны Луны оказался более рыхлым или менее плотным, чем все доставленные ранее образцы грунта с видимой стороны спутника. Этим он очень сильно отличается от всего того, что привозят на Землю космические миссии с 1969 года. Одно только это заслуживает внимания. Но это ещё не всё. До появления уникальных проб все образцы с Луны в основном содержали базальтовые породы. В пробах грунта с обратной стороны кроме базальтов много «инородных» веществ, которые в геологическом смысле выглядят достаточно свежими.

Минералы, обнаруженные в реголите с обратной стороны Луны

Учёные предполагают, что они получили в руки смесь из более «зрелого» лунного грунта и материалов, относительно недавно выбитых на поверхность Луны. В районе посадки отмечено несколько свежих ударных кратеров, которые, судя по всему, загрязнили поверхность в месте забора проб продуктами выбросов, включая те, что выдержали тепловой удар. В частности, это нашло отражение в частицах стекла и полевого шпата в образцах.

Зонд «Чанъэ-6» произвёл посадку и забор образцов с обратной стороны Луны в конце июня 2024 года в месте, названном бассейн Южный полюс — Эйткен. Сам по себе это огромный ударный кратер, открывающий доступ в недра древней Луны и позволяющий уточнить модели образования и эволюции спутника. Судя по первым впечатлениям от образцов поверхности из этого места, такой Луну мы ещё не знали.

В пятницу состоялась торжественная передача Китайской академии наук образцов грунта с обратной стороны Луны. Извлечение капсулы из спускаемого аппарата произошло сутками ранее. Учёные оценили массу доставленных образцов на уровне 1935,3 граммов, что почти соответствует двухкилограммовой вместимости контейнера. «Могли бы привезти и больше, но были ограничены ёмкостью контейнера», — пояснил главный инженер программы.

Источник изображения: Xinhua

Как уверены в Китае, первая в мире доставка образцов грунта с обратной стороны Луны — это важное достояние всего человечества. Тем не менее, образцы не менее двух лет будут распространяться только среди китайских учёных. Международное сообщество получит уникальный грунт для анализа намного позже. Например, по анализу образцов с видимой стороны Луны, доставленных китайской миссией «Чанъэ-5», в ведущих научных журналах мира вышло около 100 «высококачественных» статей исключительно китайских авторов. Аналогичные статьи иностранных коллективов ожидаются позже, работы по ним едва начались.

Миссия «Чанъэ-5» в 2020 году доставила на Землю около 1,73 кг образцов. В этом плане миссия «Чанъэ-6» была успешнее, доставив свыше 1,9 кг бесценного материала для исследований. Забор образцов сделан в ударном кратере, известном как бассейн Южный полюс — Эйткен. С Земли это образование никогда не видно. Стараниями китайцев теперь мы сможем узнать о геологии Луны целиком, а не только её видимой стороны.

Возвращаемый аппарат миссии «Чанъэ-6» во вторник доставил на Землю образцы грунта с обратной стороны Луны. В среду утром его доставили в Пекин в штаб-квартиру Китайской академии космических технологий (CAST). Там в торжественной обстановке капсула была извлечена и передана на сортировку образцов и хранение вплоть до того момента, когда учёные из Китая начнут подавать заявки на получение образцов для изучения. Иностранным учёным придётся подождать ещё пару лет.

Источник изображения: CAST

Первая в истории доставка образцов породы с обратной стороны Луны на Землю стала историческим событием не только для Китая, но также для всей земной космонавтики. Это очень сложная миссия в условиях отсутствия прямой связи со спускаемым аппаратом. Запущенный ранее для этих целей на лунную орбиту ретранслятор отчасти спасал положение, но не до конца. Чтобы быть уверенными в точных и безопасных действиях автоматической посадочной станции и её роборуки на поверхности Луны, китайские исследователи в точности воспроизвели элементы лунного ландшафта в месте прилунения вокруг копии модуля на Земле. Это позволяло проверять пакет команд для лунного модуля до отправки.

Поверхность Луны имеет разную геологию и даже ландшафт на видимой и обратной стороне спутника. Возможно теперь, благодаря полученным образцам грунта с обратной стороны, учёным удастся разгадать её геологические тайны. Первые работы по изучению грунта, вероятно, появятся только в следующем году. На сортировку и каталогизацию примерно 2 кг образцов может уйти до шести месяцев, после чего состоится конкурс заявок, рассылка и изучение материалов. Иностранные учёные также смогут получить образцы лунного грунта с обратной стороны, но приём заявок с их стороны начнётся не раньше, чем через два года после обслуживания заявок исследователей из Китая.

Американский аппарат Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) впервые запечатлел часть китайского зонда «Чанъэ-6». Посадочный модуль «Чанъэ-6» разместился меж двух схожих с ним по размеру кратеров на краю гораздо менее заметного на снимке кратера диаметром 50 м.

Источник изображений: lroc.asu.edu

LRO обнаружил китайский аппарат в ударном бассейне Аполлон на обратной стороне Луны 7 июня 2024 года. Операторы LROC (Lunar Reconnaissance Orbiter Camera) установили, что «Чанъэ-6» имеет координаты 41,6385° северной широты и 206,0148° восточной долготы на высоте -5256 м относительно среднего уровня лунной поверхности с допустимой горизонтальной погрешностью 30 м. «Повышенная яркость ландшафта вокруг посадочного модуля вызвана возмущением от его двигателя и напоминает зону взрыва, наблюдаемую вокруг других лунных посадочных модулей», — рассказали операторы прибора LROC. Они также приложили снимок этой области, сделанный 2 марта 2022 года, то есть до появления «Чанъэ-6» в данной точке.

Зона посадки «Чанъэ-6», снимок от 2 марта 2022 года

Аппарат совершил посадку на «море» застывшей вулканической породы на южном краю бассейна Аполлон. Около 3,1 млрд лет назад к югу от кратера Чаффи S произошло извержение — лава текла вниз по склону на восток, пока не достигла препятствия, вероятно, возникшего из-за разлома. Под этим потоком лавы находится ещё более старый поток — новый отличается повышенным содержанием оксида железа и оксида титана.

Завершив сбор образцов лунного грунта, подъёмный сегмент «Чанъэ-6» стартовал с лунной поверхности с драгоценным грузом. После воссоединения с орбитальным аппаратом миссии подъёмный сегмент продолжает вращаться вокруг Луны в ожидании обратного путешествия на Землю — её завершение с посадкой ожидается примерно 25 июня в хошуне Сыцзыван района Внутренняя Монголия.

Детектор ионов китайской автоматической межпланетной станции «Чанъэ-6» зафиксировал в южном кармане кратера Аполлон в бассейне Южный полюс—Эйткен на обратной стороны Луны прежде не обнаруженные отрицательно заряженные частицы. Их изучение позволит астрономам лучше исследовать химический состав лунного реголита. Прибор был предоставлен Европейским космическим агентством (ЕКА).

Источник изображений: CNSA/CLEP

В то время как Земля защищена от солнечных бурь благодаря своему магнитному полю, Луна магнитного поля лишена. Газы в её исчезающе тонкой атмосфере, такие как гелий, аммиак, метан и углекислый газ, легко ионизируются солнечным светом. Эти заряженные частицы несут в себе информацию о химическом составе лунного реголита, из которого они возникли в результате различных процессов, происходящих на поверхности, включая удары небольших астероидов.

В 2012 году лунная миссия NASA ARTEMIS (не путать с современной лунной программой «Артемида») изучала ионизированные частицы, поднимающиеся на высоту до 20 000 километров над поверхностью Луны. Все они являлись положительными ионами, то есть содержали больше протонов, чем электронов. Отрицательные ионы недолговечны и не поднимаются далеко от поверхности, поэтому они никогда не фиксировались до прибытия «Чанъэ-6» на Луну.

«Это была первая деятельность ЕКА на поверхности Луны, первая в мире научная деятельность и первое лунное сотрудничество с Китаем, — сообщил технический директор ЕКА Нил Мелвилл (Neil Melville). — Количество и качество собранных данных превосходят наши самые смелые ожидания».

Учёным ещё предстоит оценить, сколько отрицательных ионов «плавает» вблизи поверхности Луны. Детектор ионов NILS (Negative Ions at the Lunar Surface), созданный Шведским институтом космической физики, начал работать примерно через пять часов после прилунения 1 июня. В общей сложности, невзирая на пониженное напряжение, сбои связи и перегрузки, детектор собрал три часа данных — в три раза больше, чем необходимо, чтобы эксперимент можно было считать успешным.

«Мы чередовали короткие периоды работы на полную мощность и длительные периоды охлаждения, потому что прибор нагревался, — пояснил Мелвилл. — Тот факт, что он оставался в пределах своих тепловых расчётных пределов и сумел восстановиться в чрезвычайно жарких условиях, является свидетельством качества работы, проделанной Шведским институтом космической физики».

Помимо успешного эксперимента NILS, миссии «Чанъэ-6» удалось собрать и поднять на орбиту около 2000 граммов лунного реголита. Эти первые в истории образцы с обратной стороны Луны могут дать новое представление о формировании и эволюции Луны и всей Солнечной системы. После завершения сбора образцов роботизированный спускаемый аппарат разместил на поверхности деревянную модель пятизвёздочного красного флага Китая.

Возвращаемая капсула должна вернуться на Землю 25 июня, её посадка ожидается в автономном районе Внутренняя Монголия на севере Китая.

Китайские СМИ сообщили, что в составе спускаемого модуля миссии «Чанъэ-6» для взятия проб грунта с обратной стороны Луны был небольшой робот-фотограф с искусственным интеллектом. Робот сошёл на поверхность Луны после сбора образцов и самостоятельно выбирал ракурс для исторической фотосессии. Пока опубликован только один снимок, но можно ожидать продолжения.

Снимок, сделанный автоматическим роботом для селфи. Источник изображения: CNSA

Представители китайского космоса не спешат делиться подробностями о «роботе для селфи». Известно, что это 11-кг аппарат на четырёх колёсах. Термозащита для него не предусмотрена, так что лунную ночь он вряд ли переживёт. Зато это один из самых лёгких автоматических исследователей Луны, а поместить достаточно сложные механизмы и алгоритмы в состав лёгкой автоматической платформы — это определённое мастерство.

Возможно, робот отчасти получал инструкции с Земли. Тем не менее, значительную часть операций он совершал в автоматическом режиме. По большому счёту, это не стоило называть искусственным интеллектом — это дань моде. Но разве от такого можно удержаться?

Добавим, сегодня утром взлётный модуль миссии «Чанъэ-6» передал капсулу с образцами лунного грунта на возвращаемый модуль, находящийся на орбите естественного спутника Земли. Взлётный модуль прилунился на поверхность в составе платформы 2 июня, а вернулся на орбиту — 4 июня. Через день-другой возвращаемый аппарат понесёт капсулу на Землю, где сбросит её на севере Китая. Произойдёт это через пару недель или около того. Тем самым на Землю впервые в истории прибудут образцы с обратной стороны Луны.

Сегодня утром в 07:38 по пекинскому времени (02:38 мск) взлётный модуль китайской автоматической межпланетной станции «Чанъэ-6» поднял на орбиту спутника образцы грунта собранного на обратной стороне Луны. Это новая глава в истории земной космонавтики. В распоряжении учёных ещё не было образцов с невидимой с Земли стороны спутника.

Спускаемый лунный модуль «Чанъэ-6» на поверхности (снимок сделан мобильной камерой миссии). Источник изображения: CNSA

Значительный объём операций станция производила в автоматическом режиме. С Земли также передавались инструкции, которые доходили до аппарата благодаря спутнику-ретранслятору «Цюэцяо-2». Для исключения случайностей при сборе образцов, на Земле вокруг точной копии посадочного модуля была воспроизведена та же обстановка, что и вокруг модуля «Чанъэ-6» на Луне. Сбор образцов начался с бурения, после чего роботизированный манипулятор добавил пробы грунта и камней с поверхности Луны.

Всего было собрано около 2 кг образцов. Они были запечатаны в герметичную капсулу и помещены во взлётный модуль. Модуль поднял капсулу на орбиту Луны, где он позже состыкуется с орбитальным и возвращаемым модулем. Затем в течение примерно трёх недель образы будут доставлены на Землю — их в капсуле сбросят на севере Китая.

Миссия АМС «Чанъэ-6» стартовала 3 мая 2024 года. 9 мая станция вышла на орбиту Луны. Прилуненние состоялось 2 июня. Спускаемый модуль опустился в бассейне Аполлон внутри бассейна Южный полюс – Эйткен. Это один из старейших ударных кратеров на спутнике. Образцы из него много расскажут о ранних этапах геологической истории Луны. И если этого мало, то миссия «Чанъэ-6» стала значительным шагом вперёд по технологическому пути развития космонавтики.

Китайский лунный зонд «Чанъэ-6» совершил посадку на обратной стороне Луны в воскресенье утром, чтобы осуществить историческую миссию по сбору образцов грунта с этой области. Об успешном прилунении сообщило Китайское национальное космическое управление (CNSA).

С помощью спутника-ретранслятора «Цюэцяо-2» комбинация посадочного и взлетного модулей «Чанъэ-6» благополучно приземлилась в заранее выбранной зоне — в бассейне Аполлон, который расположен внутри бассейна Южный полюс – Эйткен. Выбор обусловлен научной ценностью района и подходящими условиями для связи и дистанционного управления, а также относительно ровным рельефом местности, сообщил Хуан Хао (Huang Hao), эксперт из Китайской корпорации аэрокосмической науки и технологий (CASC). Хуан Хао отметил, что рельеф на обратной стороне Луны более пересечённый, чем на видимой стороне, с меньшим количеством ровных участков. Однако бассейн Аполлон отличается относительной ровностью, что делает его более подходящим для посадки.

После приземления «Чанъэ-6» в течение двух дней соберёт образцы лунного грунта, используя бур для проб с подповерхностных слоев и роботизированную руку для захвата поверхностных образцов. Отмечается, что команда разработчиков «Чанъэ-6» построила лабораторию, чтобы провести моделирование и обеспечить бесперебойный процесс сбора образцов.

Команда создаст полномасштабную копию зоны сбора образцов, основываясь на данных «Чанъэ-6» об окружающей среде, камнях вокруг и состоянии грунта вокруг места посадки. С помощью такого моделирования будут разработаны и проверены стратегии сбора образцов и методы управления оборудованием, чтобы обеспечить точность выполнения операций.

Для связи с аппаратом на обратной стороне Луны используется спутник-ретранслятор «Цюэцяо-2», который был запущен заблаговременно. Однако из-за препятствий, создаваемых Луной, окно для связи короче, чем на видимой стороне. Поэтому у «Чанъэ-6» будет примерно 14 часов на сбор образцов. Для сравнения, аппарат «Чанъэ-5» на видимой стороне Луны имел около 22 часов.

Чтобы повысить эффективность и сэкономить время, процесс сбора образцов сделали более интеллектуальным. «Чанъэ-6» способен выполнять команды и давать оценки автономно, уменьшая необходимость в частом взаимодействии между Землей и Луной, пояснили в CNSA. Например, после отправки команды наземным центром управления, зонд выполнит соответствующую программу, используя данные от датчиков в режиме реального времени для оценки правильности выполнения. Во время миссии «Чанъэ-5» было отправлено около 1 000 инструкций. Ожидается, что в случае «Чанъэ-6» их число сократится до примерно 400.