Technology

Як ізраїльський модуль «Береш» може допомогти в майбутніх висадки на Місяць

Відправлений до Місяця ізраїльський приватнийкосмічний апарат «Береш» 11. квітня має здійснити посадку в кратері Море Ясності, що в північній півкулі видимої сторони нашого природного супутника. На борту космічного апарату знаходиться невеликий прилад, успішна перевірка якого дозволить в майбутньому істотно точніше (з похибкою до декількох сантиметрів) проводити розрахунки місць для висадок роботизованих, а також пілотованих місій на поверхню супутника Землі.

Космічний апарат «Беріша», чия назва зівриту перекладається як «на початку, був відправлений до супутника Землі 21 лютого. Дослідницький посадковий модуль є дітищем приватної ізраїльської некомерційною організацією SpaceIL і компанії Israel Aerospace Industries. В рамках польоту апарат здійснив кілька запланованих корекційних маневрів навколо Землі, завдяки чому практично вже вийшов на орбіту навколо супутника.

Разом з посадковим модулем «Береш» на Місяцьвирушило невеликий пристрій, який називається ретрорефлектор. Його надало американське аерокосмічне агентство NASA. Пристрій являє собою систему кварцових дзеркал, укладених усередині куполоподібної алюмінієвої рами.

точні посадки

Якщо «Береш» успішно здійснив посадку 11 квітня, тощо знаходиться на орбіті супутника космічний апарату NASA Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) використовує свій альтиметр (прилад для вимірювання висоти) і «обстріляє» ретрорефлектор посадкового модуля лазерними імпульсами. Завдяки цьому, говорить команда проекту, їм вдасться з точністю до 10 сантиметрів визначити місце розташування апарата на місячній поверхні.

В майбутньому NASA планує відправити на Місяцьбезліч аналогічних ретрорефлектор. Всі вони будуть служити в якості фідуціальних маркерів. Тобто, космічні апарати, які будуть направлятися до Місяця, зможуть використовувати ці пристрої для здійснення дуже точних посадок в запланованих областях.

Ретрорефлектор (LRA), який NASA надалодля «Берешіта», був розроблений інженерами і вченими Центром космічних запусків імені Годдарда, а також фахівцями Массачусетського технологічного інституту. Він розташований на верхній частині посадкового модуля, тому легко помітний з орбіти.

лазерні промені

Сам ретрорефлектор не виконує ніякої активноїфункції. Він буде використовуватися в парі з місячним орбітальним лазерним альтиметром (LOLA) космічного апарату LRO. Промені цього висотометра вдаряються і відбиваються від поверхні Місяця. Після кожного імпульсу LOLA проводить розрахунок часу руху променя до поверхні і на основі цього розраховує відстань до неї.

Поки «Береш» буде виконувати спочаткупокладені на нього завдання, використовувати встановлений на нього ретрорефлетор не будуть. Пояснюється це тим, що лазерний промінь альтиметра може пошкодити інше чутливе обладнання, яке знаходиться на борту посадкового модуля. Щоб це уникнути, експеримент з ретрорефлектор апарату буде проводитися вже після того, як «Береш» своє «відживе», говорить менеджер проекту LOLA з Массачусетського технологічного інституту Девід Сміт.

«Цей експеримент спрямований на перевірку концепту. Тривати він буде до тих пір, поки це буде можливо. Можливо, до того часу, поки інструмент LOLA на борту LRO буде зберігатися працездатність. До слова, в червні цього року буде ювілей - час перебування апарату на орбіті супутника складе 10 років », - коментує Сміт.

точкове підсвічування

Сміт зазначає, що система лазерів була придуманаі розроблена ним і його колегою з Центру космічних польотів Годдарда близько 15 років тому, ще для місії космічного посадкового апарата «Фенікс», який працював на Марсі.

«Передбачалося, що цей ретрорефлектор будепрацювати в парі з лазерним альтиметром, встановленим на орбітальному космічному апараті Mars Global Surveyor. На жаль, до того моменту, коли посадковий модуль висадився на Червону планету, інструмент на орбітальній станції вже вийшов з ладу », - пояснює Сміт.

За словами інженера, основна мета розгортаннялазерних систем на Марсі та Місяці полягає в тому, щоб за допомогою цих пристроїв визначати точне місце розташування посадочних апаратів з орбітальних станцій. Однак метод має один недолік - його точність пов'язана з обмеженням розміру площі поверхні, яка підсвічується лазерним імпульсом. За словами Сміта, лазер, який створює в діаметрі 5-метрову «точку» на поверхні небесного тіла вимагає дуже точного наведення системи. В цьому випадку, звичайно ж, було б простіше і зручніше використовувати більш широкі лазерні промені для визначення місця розташування рефлектора, проте це дуже сильно знизить точність даних про розташування апарату на поверхні.

Апарат LRO, що знаходиться на орбіті Місяця

Одинокий лазер на Місяці

«Правильно адаптована система вимірюваннядальності може вирішити цю проблему. Все-таки інструмент LOLA був розроблений для вимірювання висоти, а не відстані до невеликої системи рефлекторів. Але на найближче майбутнє - це єдиний доступний лазер на супутнику нашої планети », - говорить Сміт.

За допомогою знімків поверхні, які робитьорбітальний апарат LRO, вчені в будь-якому випадку зможуть точно встановити місце розташування ізраїльського модуля «Береш». Тому акцент у цьому експерименті спрямований на те, щоб зрозуміти наскільки складно буде для LRO визначити відстань до посадкового модуля.

«Якщо розташувати навколо зони висадки кільканевеликих відбивачів, то в рамках майбутніх місій можна буде посадити апарат прямо в цю точку. Ця система не вимагає харчування, тому може працювати на поверхні супутника десятиліттями, можливо, навіть довше », - додає Сміт.

Місячний орбітальний лазерний альтиметр (LunarOrbiter Laser Altimeter, LOLA), що знаходиться на борту космічного апарату NASA Lunar Reconnaissance Orbiter. За допомогою нього, а також ретрорефлектор, встановленого на ізраїльський посадковий модуль «Береш» вчені зможуть дізнатися точне місце посадки останнього

Користь в майбутньому

За словами Сміта, подібні компактніретрорефлектор планується встановити і на інші небесні тіла, включаючи малі, наприклад, ті ж астероїди. Установка (або просто скидання) певної кількості таких рефлекторів на поверхню об'єкта дозволить працюючим поруч з цим об'єктом зондам проводити більш точні розрахунки їх характеристик, наприклад, більш точно встановлювати швидкість їх обертання, розташування, відносно Землі, а також їх форму.

«Оскільки рефлектори можуть працюватидесятиліттями, інтересуемой об'єкт можна буде досліджувати відразу декількома космічними апаратами в рамках різних місій. Крім того, наявність цих рефлекторів на поверхні спростить посадку апаратів на інтересуемого небесне тіло », - додає Сміт.

Звичайно ж, дуже компактні рефлектори маютьобмеженим радіусом дії. За словами Сміта, наявні в Центрі космічних запусків імені Годдарда прототипи здатні вловлювати лазерні імпульси з відстані близько 10 000 кілометрів.

«Вага компактних рефлекторів становить всьогоблизько 20 грамів, але використання більших дозволить визначати їх з набагато більших відстаней. У той же час «великої» - значить більш важкий. А перевага маленьких полягає в тому, що їх можна встановлювати практично на будь-який невеликий посадковий апарат », - говорить Сміт.

Обговорити статтю можна в нашому Telegram-чаті.