Чандраян-2 станет уже второй индийской миссией к Луне. Предыдущая – Чандраян-1 – была запущена в 2008 году и состояла из одного лишь орбитального спутника, который проработал почти год. Успех этой миссии проложил путь к следующим межпланетным планам Индии: в 2008-м был начат проект новой миссии к Луне, а в 2013-м они запустили свой первый аппарат на орбиту Марса. В отличие от своего предшественника, Чандраян-2 состоит из трёх аппаратов и станет первой попыткой Индии сесть на Луну.

Путь к запуску у этой миссии был долгий, о чем мы подробнее писали в предыдущем материале. Изначально проект предполагал сотрудничество с Россией, которая, со своей стороны, предоставила бы посадочную платформу. В итоге Индия взялась за разработку посадочного модуля самостоятельно, что привело к существенной отсрочке миссии. Учитывая, что для страны это был первый опыт, создание своего модуля и сопутствующие заминки привели к тому, что когда-то планировавшийся на 2013 год запуск теперь состоится на шесть лет позже. Интересный факт: орбитальный аппарат Чандраян-2 был готов к полёту намного раньше и в итоге отправился к Марсу в качестве спутника Мангальян.

Масса всей связки Чандраян-2 составляет 3850 кг. Расскажем подробнее о каждом из аппаратов.

Credit: подготовка к интеграции посадочного модуля и орбитального аппарата миссии Чандраян-2 (Credit: ISRO)

Орбитальный аппарат Чандраян-2

Лунный спутник этой миссии во многом основан на своём предшественнике, Чандраян-1, который, в свою очередь, создавался на базе спутниковой платформы IRS. Масса спутника составляет 2379 кг. Он рассчитан на год работы, который проведёт на орбите высотой 100 км над поверхностью Луны. Набор научных инструментов на орбитере следующий:

• Рентгеновские спектрометры CLASS и XSM для составления глобальной карты распределения химических элементов на поверхности Луны – натрия, магния, алюминия, кремния, кальция, титана и железа.
• Инфракрасный спектрометр IIRS для определения минералогического состава Луны. В частности, он будет искать признаки наличия молекул воды и гидроксильных радикалов в полярных регионах.
• Нейтронный масс-спектрометр ChACE-2 для изучения лунной экзосферы – очень разреженной атмосферы нашего естественного спутника.
• Стерео-камера TMC-2 поможет составить подробную карту лунной поверхности.
• Радар SAR станет продолжением аналогичного инструмента на Чандраян-1: будет собирать информацию о подповерхностном слое реголита и искать водяной лёд в кратерах на полюсах.

Посадочная платформа “Викрам”

Посадочная платформа миссии названа в индийского учёного Викрама Сарабхая, который считается отцом национальной космической программы. Посадочный модуль имеет массу 1471 кг. У него пять маршевых двигателей тягой по 800 Н каждый, которые должны будут обеспечить мягкую посадку на поверхность Луны. Проработает он там только один лунный день – то есть, 14 земных. Лунную ночь, когда температура на поверхности падает до -180ºС, модуль не переживёт.

Посадочная платформа “Викрам” и луноход “Прагьян” (Credit: ISRO)

На борту у “Викрама” три научных инструмента:

• RAMBHA для измерения приповерхностной плазмы.
• Сейсмограф ILSA займётся обнаружением лунотрясений.
• Эксперимент ChaSTE  будет измерять температурные характеристики реголита – его теплопроводность и температурный градиент. Для этого с “Викрама” в грунт на глубину около 10 см будет помещен тепловой зонд.

А также уголковый отражатель от NASA. Кроме этого, “Викрам” доставит на поверхность небольшой луноход.

Луноход “Прагьян”

“Прагьян” – небольшой шестиколёсный луноход массой 27 кг. Его название в переводе с санскрита означает “мудрость”.

Макет лунохода “Прагьян” во время наземных испытаний (Credit: ISRO)

Габариты лунохода – 0.9 x 0.75 x 0.85 м. На платформе лунохода размещены две навигационных камеры, а также два научных инструмента: рентгеновский спектрометр альфа-частиц APXS и лазерно-искровой эмиссионный спектрометр LIBS для определения химического состава лунного грунта.

Так же, как и “Викрам”, луноход рассчитан всего на один лунный день работы.

Схема перелёта и посадки

Таймлайн запуска следующий:

В итоге Чандраян-2 будет выведен на высокоэллиптическую орбиту вокруг Земли. Дальнейший перелёт всей связки будет осуществляться двигателями орбитального аппарата, с помощью которых будет подниматься апогей Чандраяна-2, направляя всю связку на траекторию полёта к Луне.

Когда Чандраян-2 окажется в сфере гравитационного влияния Луны, он вновь включит двигатели, чтобы затормозить и выйти на орбиту вокруг Луны. За этим последует ещё несколько включений двигателей для коррекции орбиты до круговой с высотой 100 км.

Когда “Викрам” отделится от орбитального аппарата, он сделает ещё несколько витков вокруг Луны, выискивая безопасный участок для приземления. В качестве области для посадки был выбрана равнина между кратерами Манцини и Симпелий у южного полюса. Если всё получится, то Индия станет четвёртой страной после СССР, США и Китая, которой удалось совершить мягкую посадку на Луну.

Посадка будет происходить в автономном режиме. После торможения “Викрам” окажется на высоте 18 км и начнёт процедуру снижения на поверхность, которая будет проходить в три этапа. Первым будет этап “грубого торможения”, “Викрам” снизится до высоты 7 км. После этого начинается этап “точного торможения”: траектория снижения будет определена бортовым компьютером в зависимости от скорости “Викрама” и его положения относительно поверхности. Так модуль должен будет оказаться над выбранным местом посадки. К этому моменту посадочная платформа зависнет на высоте примерно 100 м, чтобы определить самый безопасный для приземления участок. Во время финального снижения на высоте примерно 2 м “Викрам” выключит двигатели. Нагрузку от удара о поверхность примут на себя посадочные опоры модуля.

Ракета-носитель GSLV Mk.III

GSLV Mk.III или GSLV Mk.3 (англ. Geosynchronous Satellite Launch Vehicle Mark III — «ракета-носитель для запуска геосинхронных спутников, версия 3»), также известная как LVM3 — одноразовая индийская ракета-носитель, предназначена для выведения полезной нагрузки на геопереходную орбиту (ГПО) или низкую опорную орбиту (НОО). GSLV Mk.III может выводить до 4 тонн на ГПО.

Запуск GSLV Mk III со спутником GSAT-29 в ноябре 2018. Эта же ракета отправит к Луне миссию Чандраян-2 (Credit:ISRO)

Ракета-носитель оснащается двумя трёхсегментными твердотопливными ускорителями S200, разработанными Космическим центром им. Викрама Сарабая, которые закрепляются по бокам первой ступени и обеспечивают всю тягу на старте и в первые минуты полёта ракеты-носителя до запуска первой ступени. S200 является самым большим индийским твердотопливным ускорителем и уступает в размерах только ускорителям, которые использовались для запуска «Шаттлов» и твердотопливным боковым ускорителями P-230 европейской ракеты-носителя Ariane 5.

Первая ступень разработана Центром Жидкостных Реактивных Систем и носит название L110. Диаметр ступени — 4 м, высота — 17 м (21.3 м вместе с промежуточной секцией). Состоит из двух алюминиевых топливных баков, которые способны вместить до 110 т компонентов топлива: несимметричного диметилгидразина (горючее) и тетраоксида диазота (окислитель).

На ступень установлены 2 улучшенных жидкостных ракетных двигателя Vikas, позволяющие ступени развивать тягу в 1598 кН в вакууме, с удельным импульсом 293 с. Двигатели используют регенеративное охлаждение циркуляцией топлива, что позволило улучшить удельный импульс и его весовые характеристики по сравнению с предыдущими ракетами. Каждый двигатель может отклонятся от центральной оси индивидуально, позволяя обеспечивать контроль вектора тяги во всех плоскостях.
Старт ракеты-носителя обеспечивается только за счёт тяги твердотопливных ускорителей, зажигание двигателей первой ступени происходит только на 110 секунде полёта, за 20 секунд до завершения работы ускорителей.

Двигатели первой ступени работают в течение 200 секунд, после чего происходит расстыковка первой и второй ступени.

Криогенная верхняя ступень является увеличенной версией третьей ступени ракеты-носителя GSLV Mk.II, которая была первой индийской криогенной ракетной ступенью и сроки завершения её разработки неоднократно откладывались из-за технологических сложностей. Имеет название C25 и вмещает до 27 т компонентов топлива — жидкого водорода и жидкого кислорода. Диаметр ступени составляет 4 м, длина — 13,5 м. Оборудована самым мощным индийским криогенным ЖРД CE-20 с тягой 186 кН и удельным импульсом 443 с в вакууме.

Диаметр головного обтекателя составляет 5 метров.

Источник информации о ракете