Говоря о мягкой посадке аппарата «Викрам» в ходе миссии «Чандраян-3», в качестве достижения упоминается не только первое успешное прилунение для индийской космической программы, но и посадка в районе южного полюса спутника. До этого китайский аппарат «Чанъэ-4» произвел фурор, доставив луноход «Юйту» на обратную сторону Луны. Возникает вопрос: а куда садились советские «Луны», американские «Сервейеры» и «Аполлоны»? Как вообще выбирают места для посадки на Луну?
Летим на море
И советская «Луна-9», и американский «Сервейер-1» (первые межпланетные станции, которым удалось совершить мягкую посадку на спутнике) прилунились в Океане Бурь — крупнейшем лунном море в западной части видимой стороны Луны. Его площадь — 4 миллиона квадратных километров.
Впервые темные пятна на поверхности Луны назвали «морями» в XVII веке. Конечно, со временем стало ясно, что никакой воды там нет, но по традиции название сохранили. На самом деле лунные моря — это крупнейшие детали рельеф нашего спутника, которые представляют собой низменности с ровным дном, покрытые затвердевшей лавой. Ровная поверхность — ключ к успешной посадке. Но далеко не единственный.
Места для посадки на Луну приходится выбирать, исходя не только из топографии места, но и учитывая траектории полета станций и относительное узкие окна запуска для достижения Луны. Приходится учитывать даже время запуска.
Несмотря на множество ограничений, вдоль экватора была выделена большая оптимальная зона, которую относительно легко достичь с Земли. Также это позволяет определить сразу несколько подходящих мест для посадки, если задержки или какие-то непредвиденные обстоятельства по пути сделают одну из них недостижимой. Так что «Луна-9» прилунилась на 7,13 градуса северной широты, а «Севрейор-1» — на 2,45 градуса южной широты. Дальше всего от экватора в 1960-е–1970-е забрались «Луна-17» (38 градусов) и «Сервейер-7» (40 градусов).
Как выбирали место для «Аполлона»
Выбор места для пилотируемой миссии, разумеется, значительно более ответственная задача, чем посадка автоматической станции. Если для последних риск только в потере нескольких лет подготовки и кучи денег, то в случае «Аполлонов» на кону стояли человеческие жизни.
Геологи, инженеры и астрономы изучили тысячи снимков, сделанных с лунной орбиты, чтобы выбрать удобно место для посадки «Аполлона-11», и в итоге определили пять площадок, идеально подходящих для прилунения и последующей работы астронавтов. Так об этом вспоминает Фарух Эль-Баз, американский геолог и пустыневед египетского происхождения, один из пионеров использования космических снимков в геологии и географии:
Что потрясло нас до глубины души, так это тот факт, что они приземлились не там, где мы ожидали. Мы сделали все мыслимые расчеты, что они приземлятся именно в этом месте, ведь это была первая миссия. Мы прочесали территорию на наличие нескольких кратеров. Предполагалось, что это самое плоское место на Луне; это было самое безопасное место на Луне…
Дело в том, что, когда спускаемый аппарат «Аполлона-11» уже приближался к поверхности Луны, астронавты, к своему ужасу, увидели, что направляются прямо в кратер. Нил Армстронг, у которого были секунды на принятие решения, перешел на ручное управление и направил лунный модуль в подходящее место.
Впоследствии точность прилунения улучшилась — и последняя пилотируемая миссия «Аполлон-17» прилунилась точно в заданном районе.
А на той стороне
А что же с обратной стороны Луны? Там морей гораздо меньше, и все они небольшого размера. По одной из версий все моря на спутнике сформировались в результате лишь нескольких столкновений, но из-за того, что лавовые базальтовые породы тяжелее остальных, они распределились по поверхности Луны асимметрично. А затем притяжение Земли сделало свое дело, и сторона с морями стала видимой, то есть той, которой Луна постоянно повернута к нашей планете.
Так как обратная сторона Луны никогда не поворачивается к Земле, то и связь с ней невозможна. Поэтому, когда Китай готовился к посадке с той стороны, первым дело в мае 2018 года был запущен ретрансляционный спутник «Цюэцяо», который вышел в точку Лагранжа L2. А уже в сентябре к Луне отправился «Чанъэ-4», который 3 января 2019 года впервые в истории прилунился на обратной стороне и установил связь с «Цюэцяо».
Место для посадки «Чанъэ-4» выбирали по фотографиям, которые сделал в 2010 году аппарат «Чанъэ-2». Для этого последний приблизился к Луне на расстояние 15 километров. Результаты картографирования выложены в свободный доступ.
«Чанъэ-4» прилунился в самый крупный кратер в Солнечной системе — Бассейн Южный полюс — Эйткен размерами 2,4 на 2,05 тысячи километров. Это место выбрано не просто так: южный полюс Луны — одна из самых интересных областей для астрономов.
Почему южный полюс?
В отличие от экваториальных областей южный полюс Луны полон кратеров и глубоких трещин. Сама точка находится в кратере Шеклтон, с ним соседствуют кратеры Де Герлах, Свердруп, Фаустини, Нобиле, Кабео и другие.
Хотя выбрать место для посадки на южном полюсе довольно сложно, этот регион очень интересен для ученых. Солнечный свет никогда не достигает дна многих кратеров — из-за этого их называют кратерами вечной тьмы. В них может находиться вещество, включая лед и твердый углекислый газ, которое накапливалось там миллионы лет. Такие замороженные образцы могут многое рассказать о ранних этапах существования Солнечной системы.
С другой стороны, на валах кратеров находятся пики вечного света — области, всегда освещаемые Солнцем. Сейчас аппараты, находящиеся на Луне, работают благодаря солнечным панелям в течение 14 земных дней, когда день длится на спутнике. Затем на две недели наступает лунная ночь, в течение которой температура опускается до –173 градусов. Никакая электроника этого не выдержит, поэтому, если аппарат должен проработать дольше 14 дней, его снабжают радиоизотопным источником тепла, который обогревает систему за счет радиоактивного распада.
Наличие льда, углекислоты и пиков вечного света позволит обеспечить будущие лунные миссии необходимой энергией и водой для поддержания их работоспособности. Поэтому южный полюс рассматривается как место посадки и лунохода Viper в 2024-м, и пилотируемого модуля Artemis III в 2025-м, и китайского аппарата «Чанъэ-7» с ровером «Рашид-2» ОАЭ, и других миссий.