На следующей неделе Intuitive Machines в Хьюстоне, штат Техас, планирует отправить посадочный модуль на Луну. А позже в этом году Китай и частные компании Firefly Aerospace и ispace намерены запустить роботизированные лунные аппараты.

Хотя лунные амбиции, возможно, возросли во всем мире, достижение успешной посадки с помощью роботизированного спускаемого аппарата остается сложной задачей. Четыре из восьми попыток высадки на Луну, предпринятых за последние пять лет, потерпели неудачу — израильский «Берешит», индийский «Чандраян-2», японский «Хакуто-Р» и российский «Луна-25». Это подчеркивает тот факт, что, хотя исследователи могут проверить некоторые возможности перед отправкой посадочного модуля на Луну, остается много неопределенностей. Nature рассматривает некоторые ключевые тесты и проблемы, связанные с подготовкой лунного модуля к его миссии.

Ученые также тестируют лунные спускаемые аппараты под нагрузкой, которая может быть передана во время приземления. Например, Индийская организация космических исследований (ISRO) установила опоры своего успешного посадочного модуля «Чандраян-3» «Викрам» на испытательные стенды, изготовленные из имитируемого лунного грунта, чтобы убедиться, что они выдерживают высокую вертикальную скорость в 3 метра в секунду.

Чтобы обеспечить целостность конструкции, каждый спускаемый аппарат проводит дни — или даже недели или месяцы — в термовакуумных камерах. В них создается вакуум, подобный тому, который наблюдается в космосе и на Луне, имитируются возможные перепады температуры и даже воспроизводится нефильтрованный солнечный свет с использованием мощных ксеноновых ламп и зеркал. На спускаемых аппаратах часто размещаются компьютеры и системы авиационной электроники, изготовленные из «радиационно-стойких» компонентов, каждый из которых проверен на то, чтобы не только выдерживать высокие механические нагрузки космического полета, но и работать, несмотря на облучение в дозировках, ожидаемых в каждой миссии.

Однако защита лунных аппаратов от суровых космических условий — это только часть истории. Инженерам также необходимо убедиться, что аппаратное и программное обеспечение функционируют должным образом. Примерно трехсекундная задержка в двусторонней связи между Землей и Луной не позволяет инженерам на Земле надежно управлять посадкой на Луну. Это означает, что роботизированные посадочные аппараты должны функционировать автономно во время их спуска на Луну.
Когда аппаратное обеспечение невозможно протестировать, пробел заполняется моделированием. Чтобы получить лучшее представление о том, как посадочный модуль может вести себя на Луне, инженеры описывают аппаратные датчики и используют их в моделировании.

Например, российский спускаемый аппарат «Луна-25» потерпел крушение на Луне при попытке уменьшить размер своей орбиты 19 августа 2023 года. Расследование Российского космического агентства показало, что это произошло из-за того, что двигатель работал на 50% дольше, чем необходимо. Ошибка, вероятно, произошла из-за того, что программное обеспечение не было разработано для определения приоритетности данных с акселерометра, который зарегистрировал бы, что «Луна-25» достигла желаемого изменения скорости.

источник —> https://www.nature.com/articles/d41586-024-00352-w