Перша спроба Індійської організації космічних досліджень (ISRO) сісти на Місяць була невдалою – одразу після посадки 7 вересня 2019 року апарат “Вікрам” зазнав аварії і назавжди втратив зв’язок із Землею. Експерти провели дослідження щодо цього, але результати не були опубліковані. Семінар колишнього директора організації Венкітакрішнана Венкітачалама пролив світло на ситуацію, і причини невдачі стали більш зрозумілими.
Будь-який рушійний спускний апарат використовує для посадки двигуни, що, фактично, є маленькими ракетами, за допомогою яких контролюється тяга. Такий апарат підпорядковується третьому закону Ньютона та другому (F=m(dv/dt)), але зі зміною не тільки в швидкості, а й в часі. При посадці та гальмуванні до нуля постійно використовується паливо – маса апарата зменшується, а щоб підтримувати стале сповільнення F=ma, тяга F теж має змінюватись. Сама посадка складається з декількох етапів – стрімкого та плавного гальмування та “зависання”.
Рушій, у якому підтримуються такі умови, називається двигуном із дроселюванням. Це процес, в якому рідина чи газ стискаються при протіканні через звужений канал (вентиль, клапан, кран тощо) і їхні тиск та температура змінюються без використання кінетичної енергії, яка при цьому виділяється. Такий двигун є технологічно складним, й ISRO не мала можливості його сконструювати. Тому використовувалось поетапне дроселювання – від стиснення близько 40% рідини, яка рухалася двигуном, аж до повного його вимкнення. Вже на 60% тяги не вистачало, і тому швидкість була більшою, ніж мала б.
“Вікрам” працював за системою керування із замкнутим контуром – датчики інформували його про траєкторію в реальному часіі, порівнюючи дані із запланованими, двигуни самі скеровували апарат. При переході від стрімкого до плавного гальмування відбулось невелике, але неочікуване відхилення швидкості – посадковий модуль зіткнувся із неконтрольованою тягою та обертовим моментом. Не маючи змоги зменшувати швидкість, “Вікрам” здійснив аварійну посадку. Можливо, саме через різку зміну орієнтації з ним було втрачено зв’язок.
Наразі ISRO готується до місії “Чандраян-3” – другої спроби сісти на Місяць. Двигун посадкового апарата має більш дискретне дроселювання із кроком в 10%, а не в 20%. Окрім того, у модуля є й інші модифікації, як-от два датчики для посадки, об’ємніший паливний бак, більше сонячних панелей. Запуск місії заплановано на літо 2023 року.