За водой на лунный южный полюс («Луна-25» и другие)
11 августа 2023 года с космодрома Восточный стартовала ракета «Союз-2.1б» с автоматической станцией «Луна-25», созданной НПО им. С. А. Лавочкина. Основная задача аппарата — поиск воды вблизи южного полюса Луны. После двух коррекций траектории полёта станция успешно вышла на окололунную орбиту, однако 19 августа во время перехода на предпосадочную орбиту связь с ней была потеряна…
Но задачи, которые стояли перед «Луной-25», никуда не делись. Их придётся решать и её индийской «напарнице» «Chandrayaan-3», успешно прилунившейся 23 августа, и будущим аппаратам других стран.
Искали, да не там
В самом конце XX века аппараты NASA «Клементина» (в 1994 году) и «Lunar Prospector» (в 1998 году) получили свидетельства, указывающие на то, что на полюсах Луны могут находиться большие запасы воды. Предположение не сказать чтобы первое — гипотезу о лунных полярных ледниках высказывал ещё К. Э. Циолковский задолго до каких-либо полётов в космос, — но впервые получившее экспериментальное подтверждение. Если данные приборов «Клементины» можно интерпретировать по-разному, то нейтронный детектор, который был на борту «Lunar Prospector», зафиксировал явное ослабление потока нейтронов от лунной поверхности вблизи полюсов, из чего был сделан вывод, что там есть водород. Когда галактические космические лучи бомбардируют не защищённую никакой атмосферой поверхность Луны, они выбивают нейтроны из ядер атомов лунного вещества. Однако если эти нейтроны встречают потом на своём пути атомы водорода, то они — нейтроны — теряют энергию, и это можно зафиксировать с помощью специальных нейтронных детекторов. Летая по орбите вокруг Луны и регистрируя спектр нейтронного излучения от её поверхности, аппарат получил ту информацию, которая в итоге запустила новый виток «лунной гонки». Поскольку если в лунном грунте есть атомы водорода и их там много, то единственно возможное этому объяснение — вода.
Но до этого воду на Луне не находили. В образцах лунного грунта, которые были доставлены на Землю советскими и американскими лунными миссиями, воды не было (или её находили так мало, что разумнее списать это на загрязнение образцов атмосферной влагой уже на Земле). Есть, правда, ещё один механизм увлажнения Луны: за счёт солнечного ветра. Поток протонов (а это ядра атома водорода) от Солнца ударяется о лунное вещество, и если на пути у солнечного протона окажется атом кислорода, то вместе они образуют гидроксил — «половинку» молекулы воды. Однако мощностей этого «увлажнителя» не хватит не то чтобы наполнить, но даже покрыть тоненькой коркой льда самый скромный лунный кратер.
Есть ещё одна причина, почему вода в ХХ веке ускользнула от исследователей. Все аппараты и лунные миссии прилунялись в хорошо освещённых экваториальных областях. Для работы оборудования нужна энергия, а её основной источник — солнечные батареи, которым нужен солнечный свет. Аккумуляторы и тогда, и даже сейчас не могут обеспечить длительную работу лунохода или станции. Поэтому садились и искали там, где светло (и где была прямая радиосвязь с Землёй). Но там же, как оказалось, и наименьшая вероятность найти воду, поскольку разогретая солнечными лучами и ионизированная космическим излучением вода быстро покинет поверхность и либо будет навсегда унесена в космос солнечным ветром, либо…
Темнота, холод и совок — друзья селенолога
…Либо осядет в самом холодном, тёмном и недоступном месте на Луне. И это не её обратная сторона, а древние и глубокие кратеры в районе полюсов. На их дно никогда не заглядывают лучи Солнца, и там царит вечный холод. Это своего рода огромный морозильник, способный улавливать и замораживать все летучие вещества, которые смогут до него добраться, и хранить их под слоем пыли миллиарды лет. Кометы, которые очень давно добавили молодой Земле воды, а возможно и какой-нибудь важной для жизни органики, прилетали и к Луне, и часть их вещества, вполне возможно, осела где-то на дне старого полярного кратера. Вот только сесть туда, где царит вечная мерзлота и темень, да ещё и сделать там что-то полезное с научной точки зрения — задача крайне сложная. Там холодно, а оборудование нужно как-то согревать, там нет света, чтобы работали солнечные батареи, и там не будет постоянной радиосвязи. Рано или поздно человечество обязательно решит эти проблемы и прочитает замороженную историю Солнечной системы, а пока мы только подбираемся поближе к заветному лунному «морозильнику».