Луна-27 получит PILOT и PROSPECT
Автоматическая межпланетная станция «Луна-27» (тяжелый посадочный аппарат «Луна-Ресурс-1») должна прилуниться возле Южного полюса Луны в 2020 году (сроки миссий ранее уже сдвигались), где провести бурение на глубину до 2 метра и изучение лунного реголита и льда на месте.
Исследование Луны имеет высокий приоритет в Федеральной космической программе, включающей серию роботизированных миссий в ближайшие 10 лет: орбитальный аппарат, посадочные аппараты и доставка лунного грунта на Землю из полярной области Луны. Планы исследования предусматривают последовательное усложнение миссий, шаг за шагом от простых к сложным. Первая миссия — «Луна-25» (Луна-Глоб) демонстрационно-испытательная, целью которой является полет к Луне и посадка на её поверхность. Научная нагрузка минимальна, аппарат послужит отработке систем дальней космической связи, управления и посадки. Успех продемонстрирует способность Роскосмоса к посадке на Луну и готовности к более сложным исследовательским миссиям.
На станции «Луна-Ресурс-1» будет установлена буровая установка PROSPECT (ПЕРСПЕКТИВА) от Европейского космического агентства (ЕКА), имеющего большой опыт разработки буровых установок для миссий Rosetta/Philae, Beagle 2 и Exomars (ЭкзоМарс).
Именно обсуждение миссии «ЭкзоМарс» привело к решению объединить опыт Роскосмоса и ЕКА, чтобы миссия «Луна-Ресурс» стала совместной. Со своей стороны ЕКА предоставит систему точной и мягкой посадки «PILOT» и «PROSPECT», сложный комплекс для бурения реголита и исследования добытых образов на месте. Марсоход «ЭкзоМарс», высадка которого на красной планете запланирована в 2018 году, будет оборудован конструктивно близкой буровой установкой. Т.е. фактически буровая установка для «Луны-Ресурс» будет испытана на Марсе.
Разработка Package for Resource Observation and in-Situ Prospecting for Exploration, Commercial exploitation and Transportation (PROSPECT) для Луны-27 начнется с 2015 года (документ был опубликован на сайте ЕКА в декабре 2014 года) и должен соответствовать российским требованиям для работы на приполярной поверхности Луны:
- бурение на глубину до 2 метров и взятие образца
- извлечение воды, кислорода и других химических веществ, представляющих исследовательский интерес
- определение химического состава и его количественную оценку
- определение изотопного состава, и его происхождения
PROSPECT состоит из двух основных частей — буровая установка (PROSPECT Samples Excavation and Extraction Device: ProSEED) и химическая лаборатория (PROSPECT Sample Processing and Analysis system: ProSPA).
PROSPECT опирается на опыт ЕКА, полученный в ходе разработки аппаратов для миссий Rosetta/Philae, Beagle 2 и Exomars в области бурения, отбора, обработки и анализа проб. В лунных полярных регионах PROSPECT сможет исследовать водяной лёд, если он будет присутствовать в месте посадки, и химические вещества, которые могут содержаться в этом льду. На Луне PROSPECT будет в состоянии извлечь летучие вещества из реголита нагревом. Среди которых физически адсорбированные, хемосорбированные и привнесенные солнечным ветром вещества. Также будет проводиться извлечение кислорода из минералов.
Zelenyikot опубликовал фото в статье На чем Россия полетит на Луну , что подвигло извлечь из Черновиков статью, которая без фото мне не нравилась.
Сделали даже грунтозаборное устройство, хотя я думал, что обойдутся без манипулятора, но выставленный макет был оборудован ковшом
Посадочный аппарат с манипулятором — это «Луна-27». Только теперь без лунохода и с газовым баллоном на его месте. Скорее всего на макете прорабатывались варианты компоновки, и в летном аппарате будут еще изменения.
PROSPECT с помощью бура проникает на глубину до 2 метров. Достигнув требуемой глубины инструмент забирает небольшие образцы реголита, которые содержат летучие вещества. Образец должен быть извлечен и обработаны c минимальными изменениями и загрязнением, включая потери летучих веществ из-за нагрева бура при работе. Затем образцы поступают в печи, где они герметизируются.
Термохимические процессы извлечения веществ из образцов происходят при температурах ~1000°C. Нагрев образца в вакууме извлекает льды, физически адсорбированные, хемосорбированные и привнесенные солнечным ветром вещества. В печи могут быть введены газы для извлечения дополнительных химических веществ, представляющих интерес для изучения. Методы извлечения веществ включают сжигание в кислороде, окисление с использованием фтора и восстановление с использованием водорода или метана.
Химический состав и количество выделяющихся газов оценивается комбинацией измеренного давления газа и результатов масс-спектроскопии.
Изотопный состав выделяющихся газов определяется специализированным масс-спектрометром. Выделяющиеся вещества требуют подготовки перед тем, как будут исследованы специализированным масс-спектрометром — анализируемые вещества термически разделяются, с использованием их различной способности к поглощению и превращаются в те химические соединения, которые наиболее оптимальны для анализа в магнитном секторном масс-анализаторе.
Изотопы разделяются магнитным секторным масс-анализатором и сделанные измерения сравниваются со стандартами — этот метод имеет высокую точность, позволяя провести прямое сравнение с лабораторными измерениями на Земле образов метеоритов и лунного грунта.
Предстоит разработать комплекс аппаратуры для управления этими процессами: бурение и взятие образца, измерение характеристик образцов, которые могут включать получение фотоснимков, инфракрасную спектроскопию, температуру и электрическую проницаемость.
Всё озвученное еще только разрабатывается и может измениться. Планетологи ожидают найти на месте посадки определенные химические вещества, представляющие научный и практический интерес. Химики разрабатывают методики выделения и анализа этих веществ. Инженеры разрабатывают аппаратный и программный комплекс научных инструментов.
Эстафета исследований грунта будет подхвачена Луной-28, доставящей в земные лаборатории образцы грунта полярных областей Луны.
Южный полюс является неизвестной областью Луны в плане условий на поверхности и потенциально богатым ресурсами регионом. Исследование поможет решению фундаментальных научных вопросов, связанных с Луной, истории происхождения веществ молодой Земли и происхождения жизни, позволит разведать лунные ресурсы и исследовать их потенциальное использование для будущих миссий беспилотной и пилотируемой космонавтики. Возможность добычи воды, кислорода, полезных минеральных ресурсов привлечет и повысит общественный и научный интерес к исследованиям и освоению Луны. И в конечном итоге продвинет человечество к созданию лунных баз.
