Уроки лунной неудачи: как провалившаяся миссия открывает дорогу новым открытиям

Исследование космоса редко обходится без неудач. Но даже провал может стать ценным уроком, который позволит инженерам усовершенствовать технологии и попробовать снова. Один из лучших способов сделать это — открыто делиться накопленным опытом, позволяя другим ученым воспроизвести работу, даже если она не увенчалась успехом с первого раза. Именно так поступила группа исследователей из Media Lab Массачусетского технологического института (MIT), опубликовавшая в журнале Space Science Reviews детальный отчёт о конструкции и испытаниях двух пассивных датчиков, предназначенных для изучения лунного грунта.

Эти датчики были установлены на борту лунохода «Рашид-1», разработанного Космическим центром Мухаммеда бин Рашида (ОАЭ). Ровер отправился к Луне в рамках первой в истории частной миссии по посадке на её поверхность — японской миссии Hakuto-R, управляемой стартапом iSpace. К сожалению, миссия завершилась «жёсткой посадкой»: датчики зонда ошибочно определили, что он уже прилунился, когда тот пролетал над кратером, и отключили двигатели на высоте около 5 км над поверхностью.

Несмотря на эту ошибку, многие технологии на 10-килограммовом «Рашиде-1» были передовыми — и пара пассивных датчиков для изучения реголита определённо относилась к их числу, несмотря на простоту конструкции. Оба датчика, являвшиеся частью эксперимента по изучению адгезии и абразивности материалов (MAD), были спроектированы как полностью пассивные — без источников питания и движущихся частей. Они размещались на колёсах ровера, а для считывания данных должна была использоваться другая его функция — камеры.

«Ловушка» для лунной пыли

Первый датчик, Пассивный сборщик реголита (PRS), представлял собой алюминиевую панель с перфорированной крышкой, где отверстия имели разный размер и ориентацию. На ровере их было два — по одному на каждом переднем колесе. При вращении колеса мелкие частицы грунта должны были просыпаться через отверстия и оседать на панели. Цель эксперимента заключалась в том, чтобы выяснить, как размер и расположение отверстий влияют на сбор и удержание реголита.

Даже с таким простым устройством возникли сложности. При испытаниях на Земле инженеры вместо колеса просто вдавливали датчик в имитатор лунного грунта. Однако этот метод не дал статистически значимых результатов о разнице в размерах отверстий. Исследователи пришли к выводу, что проблема в методике — ручное вдавливание не может воспроизвести процесс скатывания по грунту на колесе.

Возможность протестировать датчик на настоящем колесе появилась у команды лишь после провала миссии. Учёные получили доступ к песочному полигону в Космическом центре ОАЭ, где смогли установить свой сенсор на инженерную модель ровера. Однако на момент публикации статьи результаты этих испытаний ещё не были обработаны.

Отчасти это связано со сложностью анализа данных. Для обработки изображений инженерам пришлось использовать сложные алгоритмы и упрощённые «таблицы видимости», чтобы учитывать положение Солнца в лунном небе и его влияние на тени, что критично для интерпретации эксперимента PRS. Хотя сама методология применима в любой точке Луны, такие таблицы необходимо калибровать для каждой конкретной локации, времени года и положения светила.

Восковые «градусники»

Второй датчик, Пассивный восковой термометр (PWT, Passive Wax Thermometer), также сильно зависел от камер ровера и продвинутых алгоритмов обработки изображений. Он работал как термометр, используя капсулы с разными восками, которые плавились при строго определённых температурах.

По сути, каждый образец воска давал бинарный ответ «да/нет» на вопрос, была ли температура выше или ниже его точки плавления. Поскольку выбранные воски становятся прозрачными в жидком состоянии и непрозрачными в твёрдом, камера могла зафиксировать состояние каждого образца в любой момент времени.

Набор восков позволял измерять температуру в диапазоне от 9°C (пентадекан) до 87,5°C (тетратетраконтанг). В эксперименте также участвовали две капсулы с натуральным пчелиным воском и одна — с воском из обычной свечи. Изначально у этого эксперимента был идеальный шанс для проверки: во время миссии ожидалось лунное затмение, которое вызвало бы резкое и драматичное падение температуры. Но из-за крушения миссии эта возможность так и не была реализована.

Однако публикация этой работы — не эпитафия, а скорее дорожная карта для будущих миссий. Главная цель — убедиться, что ценнейший опыт, пусть и добытый в неудачной попытке, не пропадёт зря. Другие исследовательские группы теперь могут подхватить эстафету: усовершенствовать эти простые и эффективные пассивные сенсоры и адаптировать их для использования на других луноходах или посадочных аппаратах.

Именно так, шаг за шагом, и движется прогресс в науке и инженерии. Каждая неудача, тщательно проанализированная и преданная огласке, становится прочным фундаментом для будущих успехов. «Рашид-1» не доехал по лунной поверхности, но проделанная его создателями работа обязательно проедет на колёсах следующих миссий, приближая человечество к новым открытиям. В конечном счёте, путь к звёздам вымощен не только триумфами, но и такими вот бесценными уроками, извлечёнными из поражений.