Една нова идея: мрежа от лунни светлоотразители на НАСА може да улесни кацането на Луната

Кацането на Луната скоро може да стане много по-лесно благодарение на мрежата от лунни светлоотразители на НАСА, които ще бъдат доставени на лунната повърхност с помощта на международни и търговски кораби с възможност за кацане.

В бъдеще кацането на Луната и прецизното приземяване върху скалистата ѝ, набраздена от кратери челна повърхност няма да е толкова трудно.

Поне това е целта на програмата на НАСА Lunar Retroreflector Array (LRA), която работи съвместно с американски и чуждестранни инициативи за кацане на Луната. LRA представлява куполно устройство, оборудвано с няколко малки стъклени призматични рефлектора. Планира се това устройство да бъде монтирано на луноход и да бъде доставено на лунната повърхност.

LRA може да отразява лазерните лъчи от другите орбитални и пристигащи на повърхността космически апарати. По този начин може да служи като постоянен маркер за местоположението на Луната със срок на годност няколко десетилетия.

Но поставянето на тези устройства върху лунния ландшафт няма да бъде лесна задача.

Мисии с високи залози, грешки и пропуски

Компанията Astrobotic, която разработва частното превозно средство за кацане Peregrine, е един от партньорите на НАСА в програмата Commercial Lunar Payload Services (CLPS). Тя позволява на търговските компании да доставят научни инструменти на космическата агенция на Луната.

На борда на лунния модул Astrobotic, който наскоро имаше проблеми, се намираше инструментът LRA на НАСА. Този космически апарат се сблъска с трудности малко след изстрелването си, което осуети всякакви надежди за стабилно кацане на Луната.

Имаше надежда и при опита за кацане на японския модул Smart Lander for Investigating Moon (SLIM), който се кацна на 20 януари. Но не много удачно На борда му се намира и предоставеният от НАСА LRA. За съжаление, този космически апарат също не успя да извърши нормално кацане.

Няколко следващи лунни апарата, участващи в програмата CLPS, като лунохода Nova-C на Intuitive Machines, също ще носят LRA. Освен това съществува и спускаемият апарат Astrobotic Griffin, който също ще носи LRA. Това ще бъде много отговорно начинание, тъй като той носи и роувъра на НАСА Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, или VIPER.

Да не забравяме и LRA, който вече е на мястото си и беше доставен на Луната от успешния индийски луноход „Чандраян-3„. Това стана през месец август миналата година.

Многобройните ориентири

Полезните товари LRA са част от програмата CLPS, а устройствата LRA, предоставени на международните партньори, са направени в рамките на международни меморандуми за разбирателство, подписани между НАСА и съответните космически агенции. Това обясни Даниел Кремънс, заместник главен изследовател по лазерните светлоотражатели в Центъра за космически полети „Годард“ на НАСА в Грийнбелт, Мериленд.

Кремънс казва, че всеки LRA е отделен маркер за определяне на местоположението на повърхността.

„Точно както използваме много ориентири за навигация в ежедневието си на Земята“ – казва Кремънс. „Наличието на повече маркери за местоположение, разпределени по лунната повърхност, улеснява и ускорява определянето на собственото положение в лунната орбита“.

Кремънс добавя, че проектът LRA отчита като успех безопасното кацане на лунната повърхност на спускаем апарат с рефлектор на борда, „което прави [индийския] Chandrayaan-3 единственият успешен спускаем апарат до момента„.

Кремънс също така помогна за интегрирането на LRA в лунния спускаем апарат Beresheet на SpaceIL през ноември 2018 г. Beresheet беше първата лунна мисия на Израел и първият опит на частна компания да кацне на Луната. Космическият апарат обаче бе изгубен по време на опита за кацане през април 2019 г.

LRA не се нуждае от захранване

Центърът за космически полети „Годард“ на НАСА разполага с малък екип, който се занимава с проектирането и конструирането, както и с летателната проверка на малките LRA.

Според Кремънс всички LRA, които са летели и ще бъдат използвани в предстоящите мисии на CLPS, са произведени през 2019 г. в една партида.

„Дизайнът на LRA е оптимизиран за лазерно определяне на разстоянието от орбита до апарат за кацане или роувъра на повърхността на планетата“.

Лазерната ретрорефлекторна решетка (LRA) е твърде малка, за да бъде използвана от повърхността на Земята. Тези устройства са предназначени за отразяване на лазерната светлина от лазерен висотомер или лидар, монтиран на космически апарат, който обикаля около Луната. Или се насочва за кацане на повърхността на планетата.

LRA се състои от осем миниатюрни светоотражателя, монтирани върху малка изпъкнала полусферична платформа. Общата маса на LRA е 20 грама и устройството не се нуждае от захранване.

Зараждащият се проект

Според документацията на LRA:

„Ретрорефлекторите, за разлика от обикновените плоски огледала, отразяват излъчването в широк диапазон от ъгли на падане обратно към източника, с минимално разсейване и по-добро отражение“.

От американска страна друг LRA ще бъде доставен от спускаемия модул Nova-C на Intuitive Machines,. Той трябва да се спусне до ръба на кратера Малаперт А близо до южния полюс на Луната. Очаква се Nova-C да бъде изстрелян с ракетата Falcon-9 като част от мисията IM-1 в края на 2024 г.

Както отбелязва Intuitive Machines, LRA са полезни като точни ориентири за насочване и навигация през лунния ден или нощ.

„Множество LRA около мястото за кацане могат да служат като точни ориентири за пристигащите кацащи апарати, улеснявайки автономното и безопасно кацане“, обяснява компанията.

Кремънс казва, че в перспектива бъдещите орбитални апарати, оборудвани с лазерна система за измерване, редовно ще използват LRA, за да уточняват орбитата на космическия кораб около Луната или да калибрират навигацията.

„Системата LRA ще бъде особено полезна на южния полюс на Луната или в близост до него, където визуалната навигация е трудна поради условията на осветеността“, казва Кремънс. „Тъй като всеки LRA е проектиран да работи в продължение на десетилетия, сигурен съм, че има възможности за използване на цяла мрежа от LRA, които на този етап дори не сме обмисляли“.