VIPER (Volatiles Investigating Polar Exploration Rover, полярный луноход для исследования летучих веществ) –научно-исследовательский луноход, который НАСА планирует запустить на Луну в рамках подготовки к пилотируемым экспедициям по программе «Артемида». Основной его целью будет поиск и изучение водяного льда, который, как считается, присутствует вблизи южного полюса Луны.

Разработкой VIPER руководит Исследовательский центра НАСА им. Эймса. Луноход будет доставлен на Луну на посадочной платформе, которую разработает компания Astrobotic. Для ее запуска в космос будет использована ракета Falcon Heavy компании SpaceX. Старт миссии назначен на конец 2023 года.

Наличие на Луне воды активно отрицалось еще 30-40 лет назад. В образцах грунта, доставленных с Луны советской станцией «Луна-24», присутствовали частицы воды, однако мировая наука не принимала эти данные во внимание. Вода была найдена и в образцах, доставленных американскими пилотируемыми экспедициями, но эти измерения списывались на недостаточную герметичность упаковки образцов. До 1990-х годов Луна считалась «сухим» космическим телом. Мнение ученых начало меняться в 1998 году, когда зонд Lunar Prospector при помощи нейтронного детектора обнаружил на Луне следы водорода, что указывает на присутствие водяного льда. В 2005 году НАСА запустило пенетрационную миссию Deep Impact. После падения космического аппарата на Луну в поднявшемся облаке пыли телескопы зафиксировали частицы воды. Наконец, в 2009 году был запущен американский лунный спутник LRO с российским нейтронным детектором LEND. По результатам работы этого детектора в Институте космических исследований РАН была построена карта распространения воды на Луне.

Оказалось, что содержание водяного льда в реголите увеличивается к полюсам и особенно велико в затененных кратерах. Ученые объяснили такое распределение наличием «холодных ловушек» – затененных кратеров, внутрь которых никогда не попадает солнечный свет. В таких местах всегда сохраняется низкая температура, и лед на поверхности Луны или вблизи нее может существовать в течение долгого времени, не превращаясь в пар.

Исследование «холодных ловушек» – одна из главных задач лунохода VIPER.

Вблизи полюсов Луны большое влияние на освещенность поверхности Солнцем оказывает рельеф. Даже небольшие возвышенности создают длинные тени. На таких участках резко падает температура реголита, а сам луноход не получает энергию от солнечных батарей.

Для работы VIPER Центр Эймса составил карты и трехмерную динамическую модель отдельных регионов вблизи южного полюса Луны с разрешением около 1 метра. Эта модель может предсказывать условия освещенности и температуры поверхности в заданный момент времени. Используя новую модель, специалисты смогут строить маршрут VIPER таким образом, чтобы избегать затененных участков или не задерживаться в них на опасное время. Также эта карта позволит выбирать безопасные места для остановки всех операций на период лунной ночи.

Кроме этого, построение детальных карт позволило найти дополнительные места, представляющие научный интерес для миссии VIPER. В районе посадки лунохода ученые обнаружили затененные карманы – небольшие «холодные ловушки» размером 2-5 м. Раньше считалось, что водяной лед может существовать только в больших кратерах, но последние исследования свидетельствуют о том, что в маленьких карманах температура тоже может быть достаточно низкой для сохранения льда.

Маленькие «холодные ловушки» очень распространены. Их не только проще исследовать при помощи лунохода: если в небольших карманах найдется лед, то именно они могут стать основным источником льда при освоении Луны.

Для создания трехмерной модели лунной поверхности использовался метод фотоклинометрии. Он позволяет получать информацию о высоте рельефа по результатам анализа нескольких снимков поверхности, которые сделаны в разных условиях освещенности и, соответственно, имеют различные тени. Американский спутник LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) с 2009 года сделал тысячи снимков южного полюса Луны. Для их анализа и построения трехмерной модели использовался суперкомпьютер Pleiades Исследовательского центра им. Эймса.

Получив карту рельефа в высоком разрешении, специалисты на ее основе построили карту теплового режима Луны на поверхности и на глубине до 2,5 м. Температура там колеблется от -240⁰ C до +80⁰ C.

По словам Кимберли Эннико Смит, заместителя научного руководителя проекта VIPER в Центре Эймса, карты в высоком разрешении полностью изменили подход специалистов к планированию научной программы. Ученые увидели резкие изменения условий на поверхности Луны даже в тех областях, которые раньше считались достаточно однородными. Карты позволят научной команде намного точнее выбирать места для бурения Луны и извлечения образцов.

Марк Ширли, отвечающий за операции VIPER на поверхности Луны, также весьма доволен новой моделью. Он отметил, что тени движутся вокруг южного плюса Луны примерно с той же скоростью, что и луноход. При составлении траектории его движения нужно будет учитывать постоянно меняющиеся условия освещенности, и новая модель предоставляет для этого возможности.

На фото: край кратера Шеклтона.

• < Назад
• Вперёд >