В России представили концепцию роботов для освоения Луны: предполагается три типа аппаратов. На первом этапе спутник Земли исследует тяжелый планетоход для комплексных исследований и отбора проб грунта. На втором — на Луну отправятся аппараты среднего класса. Их задача — оценка ресурсов в радиусе 50 км. Затем спутник будут осваивать с помощью роботов легкого класса. Они исследуют площадки для размещения лунной базы и развертывания инфраструктуры. Эксперты считают, что в стратегию следует включить антропоморфные машины для отработки опасных режимов посадки и перемещения по Луне.
Тяжелый планетоход
Специалисты из Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН предложили концепцию российской группировки луноходов, которые будут исследовать поверхность спутника в следующем десятилетии.
Как рассказали ученые, программа сформирована из предложений, разработанных на протяжении нескольких лет отечественными научно-исследовательскими организациями. В итоговой версии упор сделан на три типа аппаратов — широкого, среднего и близкого радиусов действия.
В соответствии с концепцией, первым на Луну планируется отправить планетоход с условным названием «Робот-геолог» с миссией «Луна-29». Аппарат сможет перемещаться на расстояния до 500 км и выполнять исследования и отбор проб по ходу маршрута.
— Технология геологической и геофизической разведки хорошо отработана на Земле. Поэтому луноход оборудуют целевыми приборами, которые будут получать разнообразную информацию как об экзосфере спутника (разреженной газовой оболочке), так и о его поверхности и приповерхностных слоях. Через 2 км робот будет отбирать пробы грунта с помощью специальных манипуляторов, — рассказал «Известиям» заведующий лабораторией геохимии Луны и планет ГЕОХИ РАН Евгений Слюта.
Он добавил, что внешний облик и компоновка комплекса научной аппаратуры проработана совместно ЦНИИ робототехники и технической кибернетики. Помимо всего прочего, робота-геолога оснастят буровой установкой. Она сможет поднимать керн (пробу вещества, представляющую собой цилиндрический столбик) с глубины до 3 м. Кроме того, установка будет сопряжена с масс-спектрометром, что позволит изучать химический состав летучих соединений в лунном грунте — таких, как вода, водород, кислород, азот, благородные газы и др. Эти вещества легко испаряются и изменяют свой изотопный состав, поэтому важно исследовать их непосредственно в месте отбора.
По словам ученого, тяжелый планетоход будет изучать районы, наиболее интересные с точки зрения геологии. Например, вулканическую провинцию Монс-Рюмкер. Она уникальна тем, что в этой области представлены практически все типы базальтов (застывших лав) — от самых древних до самых молодых. «Робота-геолога» предполагают включить в Федеральную космическую программу на 2026–2036 годы. Вероятно, он приступит к работе в начале следующего десятилетия.
Аппарат среднего класса
Следом на спутник отправят исследовательские комплексы среднего класса. Они получили название «Геологи-разведчики». Земная масса аппаратов составит порядка 300 кг. Их деятельность сосредоточится на поиске водяного льда. Разведчики также оборудуют буровыми установками, которые не будут отбирать пробы грунта, а ограничатся спектральным анализом химического состава летучих компонентов в лунном грунте на глубину до 1,5 м.
— На конце буровой установки будет специальный колокол, который вжимается в лунный грунт и герметизирует пространство под ним. Затем шнек (стержень с винтовой поверхностью) доставляет образцы породы в виде шлама под колокол, где замороженные летучие компоненты сублимируются и через патрубок доставляются в масс-спектрометр и исследуются на месте. Бур будет многоразовым. Последовательно отбирая пробы, робот оконтурит месторождения льда и оценит его прогнозные запасы. Эти данные помогут определить, где следует начать разработку, — объяснил Евгений Слюта.
По его словам, в будущем летучие компоненты станут самым востребованным ресурсом на Луне, поскольку необходимы для жизнеобеспечения и многих технологических процессов. Например, разложив воду на составляющие (водород и кислород), можно получить компоненты для ракетного топлива.
Специалист объяснил: согласно расчетам, чтобы обеспечить выход космических аппаратов с поверхности Луны на ее орбиту и создать условия для постоянного транспортного моста с Землей, потребуются ежегодно десятки тонн водорода и несколько сотен тонн кислорода. Доставлять их с нашей планеты обойдется дорого.
Поэтому данные о запасах льда крайне важны для принятия решения о размещении лунной базы и прочей инфраструктуры. По словам Евгения Слюты, отправить роботов геологов-разведчиков на спутник планируют после выявления наиболее перспективных скоплений льда с помощью орбитальных аппаратов.
Легкие роботы
На следующем этапе, после выбора районов для постоянных баз, на Луну доставят планетоходы малого типа — «Роботов-геофизиков». Они будут оснащены высокоточными приборами и георадарами для изучения верхнего слоя поверхности спутника и выявление мест, где можно безопасно размещать инфраструктуру.
— Основная задача этих аппаратов — исследовать толщину слоя рыхлого реголита, а также определить наличие в них камней, обломков и прочих включений. Другими словами, роботы должны определить надежные места, где можно безопасно строить. Например, ядерную установку, которая будет питать энергией будущую станцию, или жилые блоки для будущих участников лунных экспедиций, — рассказал Евгений Слюта.
Кроме того, пояснил он, реголит обладает очень низкой теплопроводностью. Его метрового слоя достаточно, чтобы исключить суточные колебания температуры. Вместе с тем, по расчетам специалистов, трехметровый слой убережет людей от космической радиации.
По мнению ученого, в настоящее время темпы освоения Луны привязаны к государственным программам, но если появится частная инициатива и достаточное финансирование, то реализовать представленные проекты технически возможно в течение 5–10 лет.
— Участие людей в освоении Луны значимо, но условия на ее поверхности опасны из-за радиации, лунной пыли и других факторов. Поэтому в авангарде освоения спутника, безусловно, будут идти роботы. Они будут решать поисковые, научные и строительные задачи, что и предусмотрено стратегией ГЕОХИ, — прокомментировал «Известиям» научный руководитель Института космических исследований РАН, академик РАН Лев Зеленый.
К примеру, отметил он, беспилотные аппараты могут исследовать лавовые трубки — подземные тоннели, которые образовались, когда на Луне были вулканы. Их рассматривают как подходящие места для будущих лунных поселений.
Академик добавил, что концепцию можно расширить за счет антропоморфных роботов. На них можно отработать технологии посадки, выхода на поверхность, управления роверами, спуска в убежища под слоем реголита и другие действия, рискованные для людей. Дополнительно робот соберет образцы, равные его весу, и отправит вместо себя на Землю в возвращаемом аппарате.
— Проекты освоения Луны переходят в практическую плоскость. Это важно, поскольку процесс повлечет развитие множества технологий. В дальнейшем они также будут востребованы и для освоения труднодоступных районов Земли. Для нашей страны с просторами это особенно актуально, — отметил советник генерального директора Группы компаний «Геоскан» Андрей Ионин.
Однако, подчеркнул эксперт, реализация проекта возможна только в международном формате (например, в рамках БРИКС+), а еще лучше — в общечеловеческом. В настоящее время существует российско-китайский формат, к которому недавно присоединилась Индия. Причем значимый вклад нашей страны — в создании лунной ядерной энергетической установки. Группировка роботов усилит российское участие, резюмировал специалист.