Программа «Чандраян» ( / ˌ tʃ ʌ n d r ə ˈ j ɑː n / CHUN -drə- YAHN ) ( санскрит : Чандра «Луна», Яна «Корабль, транспортное средство», ) [4] [5] также известная как Индийская программа исследования Луны, представляет собой продолжающуюся серию космических миссий Индийской организации космических исследований (ISRO) для исследования Луны . Программа включает в себя лунный орбитальный аппарат, ударный аппарат, мягкий посадочный модуль и космический аппарат-ровер .
До сих пор было проведено три миссии с двумя орбитальными аппаратами, посадочными модулями и марсоходами в каждой. Хотя два орбитальных аппарата были успешными, первый посадочный модуль и марсоход, которые были частью миссии Chandrayaan-2 , потерпели крушение на поверхности. Вторая миссия посадочного модуля и марсохода Chandrayaan-3 успешно приземлилась на Луне 23 августа 2023 года, что сделало Индию первой страной, успешно посадившей космический аппарат в районе южного полюса Луны , и четвертой страной, совершившей мягкую посадку на Луну после Советского Союза , Соединенных Штатов и Китая .
Индийская космическая программа началась без намерений предпринимать сложные инициативы, такие как пилотируемые космические полеты и внеземные миссии в первые дни. Только после того, как ISRO разработала возможности создания спутников и орбитальных ракет-носителей, таких как PSLV , возможности первой индийской внеземной исследовательской миссии на Луну были изучены в начале 2000-х годов. Идея лунной научной миссии была впервые высказана в 1999 году на заседании Индийской академии наук (IAS), которая затем была поддержана Астронавтическим обществом Индии (ASI) в 2000 году. [6] Программа роботизированных исследований задумана как предвестник, пока индийские астронавты не высадятся на Луну, чтобы продолжить дальнейшие исследования, при этом роботизированную программу планируется продолжить после высадки с экипажем. [7]
Вскоре после предложений Индийской академии наук в 1999 году и Астронавтического общества Индии в 2000 году была создана Национальная целевая группа по лунным миссиям (NLMTF), в которую вошли ISRO и ведущие индийские ученые и технологи по всей стране для проведения исследования осуществимости. Затем отчет об исследовании был рассмотрен группой из 100 ученых из разных областей. [6] Были выдвинуты следующие рекомендации:
Дело не в том, можем ли мы себе это позволить. Дело в том, можем ли мы себе это позволить игнорировать.
— Кришнасвами Кастуриранган , председатель ISRO по миссии Чандраяан-1, BBC
15 августа 2003 года тогдашний премьер-министр Атал Бихари Ваджпаи объявил о проекте, который оценивался в 350 крор рупий (42 миллиона долларов США). [8] [9] В ноябре того же года правительство одобрило проект Chandrayaan, который должен был состоять из орбитального аппарата, который должен был провести минералогическое и химическое картирование поверхности. [10] Во время сборки миссии, состоящей только из орбитального аппарата, тогдашний президент APJ Абдул Калам посетил офис ISRO и сообщил, что одного орбитального аппарата будет недостаточно, и предложил другой инструмент, который можно было бы сбросить на поверхность. Следуя совету, ученые внесли изменения в проект и включили ударный зонд под названием Moon Impact Probe (MIP). [11] MIP планировалось сбросить с высоты 100 км (62 мили), и он должен был получать изображения поверхности с близкого расстояния, собирать телеметрические данные для будущих миссий мягкой посадки и измерять компоненты лунной атмосферы. [12]
Проект потребовал от Индии создания своей сети дальней космической связи , а весь проект обошелся в 360 крор рупий (43 миллиона долларов США). [13] 22 октября 2008 года Chandrayaan-1 был успешно запущен на борту ракеты PSLV. [14] После наземных маневров и транслунного вывода Chandrayaan-1 вышел на лунную орбиту 10 ноября, сделав Индию пятой страной, вышедшей на орбиту Луны. [15] Четыре дня спустя, 14 ноября, зонд Moon Impact Probe (MIP) упал около кратера Шеклтона на южном полюсе Луны , что сделало Индию пятой страной, достигшей поверхности Луны. [16] MIP сделал самое значительное открытие, подтвердив существование воды на Луне. Это открытие не было обнародовано до тех пор, пока полезный груз NASA Moon Mineralogy Mapper на борту орбитального аппарата Chandrayaan-1 не подтвердил то же самое 24 сентября 2009 года. [17] Миссия должна была продлиться два года, но контакт с орбитальным аппаратом был потерян 28 августа 2009 года, что официально завершило миссию. [18]
После успеха миссии Chandrayaan-1 уже планировалась следующая миссия стоимостью ₹ 425 крор (US$ 51 млн), запуск которой был намечен на 2012 год. [19] [20] Абдул Калам предложил сотрудничество между Индией и Соединенными Штатами в рамках миссии Chandrayaan-2, которая должна была совершить мягкую посадку вблизи южного полюса Луны и выполнить роботизированное проникновение в поверхность, чтобы больше узнать о лунной воде. [21] Однако в 2007 году уже было подписано соглашение между ISRO и Роскосмосом , российским федеральным космическим агентством, о второй лунной миссии в рамках проекта Chandrayaan-2. [22]
Согласно соглашению, ISRO отвечала за запуск, выведение на орбиту и развертывание марсохода Pragyan , в то время как российский Роскосмос должен был предоставить посадочный модуль. [23] Проектирование космического корабля ISRO было завершено в 2009 году, [24] полезные нагрузки также были окончательно доработаны, а запуск был намечен на 2013 год. [25] Затем проект столкнулся с препятствием, когда Россия отложила разработку посадочного модуля из-за неудачи своей миссии «Фобос-Грунт» , которая выявила технические проблемы в аналогичных частях, которые должны были использоваться в лунном посадочном модуле. [26] Затем Россия предложила несколько изменений, которые потребовали от ISRO уменьшить массу своего марсохода из-за увеличения массы посадочного модуля. Задержка сроков и просьба России принять риск означали, что Индии пришлось осуществлять весь проект самостоятельно. [27] С наступлением окна передачи Марса в 2013 году ISRO перепрофилировала неиспользованное оборудование орбитального аппарата Chandrayaan-2 для миссии Mars Orbiter . [28]
После развала российского соглашения Индия осталась одна и теперь несла полную ответственность за проект, включая разработку технологии посадочного модуля. Для чего ISRO создала имитацию лунной посадочной площадки Chandrayaan-2 в Чаллакере с кратерами диаметром 10 м (33 фута) и глубиной 3 м (9,8 фута). Эта площадка использовалась для тестирования электроники посадочного модуля и марсохода. Теперь проект оценивался в ₹ 600 крор (US$ 72 миллиона) и должен был быть запущен в первом квартале 2018 года на GSLV MK-II . [29] [30] Позже в 2017 году Индия подписала соглашение с японским JAXA о проведении технико-экономического обоснования для еще одной совместной лунной миссии под названием Lunar Polar Exploration Mission (LUPEX). Для чего требовалось провести техническую демонстрацию мягкой посадки с миссией Chandrayaan-2. [31] [32]
В 2018 году миссия столкнулась со второй задержкой после того, как ISRO внесла изменения в конструкцию космического корабля, а также в его маневр, где посадочный модуль должен был вращаться вокруг Луны, чтобы оценить работу различных систем перед выполнением посадки. Это противоречило предыдущему плану, согласно которому посадочный модуль должен был сразу спускаться после прибытия на назначенную орбиту. К посадочному модулю был добавлен пятый двигатель, увеличен диаметр посадочных опор, добавлены два дополнительных топливных бака и предусмотрены дополнительные системы поддержки для питания, конструкции и терморегулирования. Это значительно увеличило массу композита и потребовало от ISRO модернизировать транспортное средство GSLV Mk-II, но ученые посчитали, что было бы рискованно проводить испытательный полет улучшенного Mk-II с полезной нагрузкой Chandrayaan-2, поэтому был выбран более производительный и уже летавший аппарат LVM3 . [33] [34]
Во время испытательной посадки в феврале 2019 года посадочный модуль получил незначительные повреждения двух ног из-за неправильной ориентации для испытания, и запуск был намечен на второй квартал года. [35] Окончательная стоимость проекта Chandrayaan-2 составила около 800 крор рупий (96 миллионов долларов США).
22 июля 2019 года Chandrayaan-2 был наконец запущен на LVM3, положив конец нескольким препятствиям, которые мешали миссии в течение десятилетия. [36] После маневров по повышению орбиты и, наконец, транслунного вывода Chandrayaan-2 достиг лунной орбиты 20 августа. 6 сентября 2019 года во время спуска на поверхность контакт с посадочным модулем был потерян после его аварийной посадки. По словам председателя К. Сивана , посадочный модуль работал, как и ожидалось, пока не оказался всего в 2,1 км (1,3 мили) над поверхностью, когда он начал отклоняться от предполагаемой траектории. [37] Четыре года спустя председатель ISRO С. Соманат раскрыл три основные причины неудачи: наличие пяти двигателей, которые создавали большую тягу, из-за чего ошибки накапливались с течением времени, посадочный модуль не мог поворачиваться очень быстро, поскольку не ожидалось, что он будет поворачивать с такой высокой скоростью, и последней причиной была небольшая выбранная посадочная площадка размером 500x500 м, что оставляло посадочному модулю меньше места для ошибок. [38]
Через два месяца после провала Chandrayaan-2 была предложена третья миссия, в которой посадочный модуль и марсоход были бы основными компонентами миссии, в отличие от предыдущих, когда орбитальный аппарат нес большую научную полезную нагрузку. Chandrayaan-3 станет повторной попыткой продемонстрировать возможности посадки, необходимые для миссии LUPEX, предлагаемого партнерства с Японией , которое было запланировано на период 2025-2026 годов. [39] ISRO запросила у правительства ₹ 75 крор (US$ 9,0 млн) в качестве первоначального финансирования проекта Chandrayaan-3, который включал двигательный модуль, посадочный модуль и марсоход. Ожидалось, что он будет запущен годом позже, в ноябре 2020 года. [40] [41] 19 декабря 2019 года П. Вирамутувел был назначен директором миссии. [42] Работа над проектом началась в январе 2020 года, и К. Сиван сообщил, что запуск может состояться в начале 2021 года, а общая стоимость проекта составит 615 крор рупий (74 миллиона долларов США). [43] Позже в марте правительство подтвердило, что запуск может состояться в первой половине 2021 года. [44] Ранее добавленный пятый двигатель в посадочный модуль Chandrayaan-2, который вызывал дополнительную тягу, теперь был удален из проекта Chandrayaan-3. [45] Как и в случае с Chandrayaan-2, испытания посадочного модуля должны были проводиться в Чаллакере, где ранее построенная ISRO лунная площадка с кратерами пришла в упадок. В общей сложности было потрачено 24,2 лакха рупий (29 000 долларов США) на воссоздание площадки с кратерами схожих размеров (шириной 10 м (33 фута) и глубиной 3 м (9,8 фута)). [46]
Запуск, запланированный на начало 2021 года, был затем отложен до 2022 года из-за пандемии COVID-19 в Индии . [47] Двигательный модуль, который был готов до пандемии, начал свои испытания, после чего должны были быть проведены испытания посадочного модуля и марсохода, но пандемия задержала проект и перенесла предварительную дату запуска на третий квартал 2022 года. [48] Еще несколько изменений, связанных с укреплением посадочных опор, импровизацией в приборах, отказоустойчивой конфигурацией и дополнительными испытаниями, привели к тому, что новый график запуска был перенесен на второй квартал 2023 года. [49]
В мае 2023 года космический аппарат находился на завершающей стадии сборки полезных нагрузок в Спутниковом центре имени Ур Рао, а его запуск был запланирован на первую или вторую неделю июля. [50]
14 июля 2023 года Chandrayaan-3 был успешно запущен на LVM3 и был введен в лунную сферу гравитационного влияния 5 августа 2023 года. [51] 23 августа 2023 года посадочный модуль Vikram успешно совершил мягкую посадку в районе южного полюса Луны, осуществив первую мягкую посадку человечества в этом регионе и сделав Индию четвертой страной, совершившей мягкую посадку на Луну после Советского Союза, Соединенных Штатов и Китая. [52] Вскоре после приземления марсоход Pragyan спустился с пандуса и проехал 8 м (26 футов), что сделало Индию всего лишь третьей страной, эксплуатирующей роботизированный марсоход на Луне после Советского Союза и Китая. [53]
Программа «Чандраян» состоит из роботизированных исследовательских аппаратов, таких как зонд для исследования Луны (MIP), орбитальные аппараты «Чандраян-1» и «Чандраян-2», посадочный модуль «Викрам» и марсоход «Прагьян» .
Лунный зонд удара (MIP) весил 35 кг (77 фунтов) с 25 минутами ожидаемой продолжительности работы. Он нес радиолокационный высотомер для записи данных о высоте, которые будут использоваться в квалификационных технологиях для будущих миссий мягкой посадки, систему видеосъемки для получения снимков лунной поверхности с близкого расстояния и масс-спектрометр для изучения разреженной атмосферы Луны. [54] 12 ноября 2008 года MIP отделился от орбитального аппарата и ударился около кратера Шеклтона на южном полюсе Луны . [16] Во время спуска прибор Chandra's Altitudinal Composition Explorer (CHACE) зонда обнаружил наличие воды. [17]
Chandrayaan-1, запущенный 22 октября 2008 года на борту PSLV-XL, представлял собой кубовидный орбитальный аппарат с питанием от солнечной энергии, который весил 1380 кг (3042 фунта) вместе с зондом Moon Impact Probe. Он питался от односторонней солнечной батареи в течение дня и поддерживался литий-ионными батареями ночью. Ориентация космического корабля контролировалась методом трехосной стабилизации с использованием двух звездных датчиков , гироскопов и четырех маховиков . Передача научных данных осуществлялась в диапазоне частот X , в то время как телеметрическое отслеживание осуществлялось в диапазоне частот S. Для хранения этих данных использовались два твердотельных регистратора (SSR), причем SSR-1 имел выделенную емкость 32 ГБ для научных данных, а SSR-2 имел емкость 8 ГБ для остальных научных данных и информации об ориентации. Moon Mineralogy Mapper , американская научная полезная нагрузка на борту, имела свой собственный SSR емкостью 10 ГБ. [55]
Композитный орбитальный аппарат-импактор вошел в сферу гравитационного влияния Луны 8 ноября 2008 года. После маневров по снижению орбиты он достиг эллиптической полярной орбиты высотой 100 км (62 мили), на которой были включены в работу два из одиннадцати научных приборов: камера картографирования местности (TMC) с пространственным разрешением 5 м (16 футов) [56] и монитор дозы радиации (RADOM). [15] [57] После развертывания MIP начали работу остальные девять научных приборов. [58]
25 ноября 2008 года, всего через пару недель после выхода на лунную орбиту, температура орбитального аппарата поднялась до 50 °C (122 °F) после получения равного количества тепла от Солнца и Луны (из-за его альбедо ). Были предприняты такие усилия, как поворот корабля на 20 градусов, выключение компьютеров миссии и увеличение его орбиты до 200 км (120 миль), чтобы снизить его температуру и избежать повреждения бортовых приборов. [59] Год спустя проблема перегрева стала причиной завершения миссии, поскольку она повредила звездные датчики, которые поддерживали ориентацию корабля. Затем ориентация едва поддерживалась с помощью гироскопов в качестве временной меры, прежде чем 28 августа 2009 года связь была потеряна, что завершило миссию на год раньше ее предполагаемой продолжительности. Тем не менее, было проанализировано, что миссия была на 95% успешной с ее предполагаемыми операциями. [60] [61]
Chandrayaan-2 была второй миссией в рамках программы, и она включала орбитальный аппарат, посадочный модуль и марсоход. После неудачи с орбитальным аппаратом Chandrayaan-1, орбитальный аппарат Chandrayaan-2 позволил ISRO проводить научные исследования с помощью современных камер и инструментов. Основными целями этой миссии были мягкая посадка на поверхность и управление марсоходом, изучение поверхности Луны, ее экзосферы , минералов и водяного льда . [62] [63] В то время как составной аппарат Chandrayaan-2 (орбитальный аппарат, посадочный модуль и марсоход) весил 3850 кг (8490 фунтов) в целом, один орбитальный аппарат весил 2379 кг (5245 фунтов). Он нес восемь научных инструментов, два из которых; Terrain Mapping Camera 2 (TMC-2) и Chartmospheric Compositional Explorer 2 (ChACE-2) являются модернизированными версиями Terrain Mapping Camera (TMC) и Chartmospheric Compositional Explorer (CHACE) на борту орбитального аппарата Chandrayaan-1 и лунного зонда соответственно. [64]
Chandrayaan-2 был запущен 14 июля 2019 года [36] и достиг лунной орбиты 20 августа 2019 года. [65] После пяти маневров по сокращению орбиты составной аппарат достиг почти круговой орбиты 127 км × 119 км (79 миль × 74 мили), [66] за которой последовало отделение Vikram 2 сентября 2019 года. [67] Аварийная посадка Vikram оставила орбитальный аппарат единственным успешным компонентом миссии, а его новая продолжительность миссии была увеличена с одного года до семи с половиной лет. Камера высокого разрешения Orbiter (OHRC) в то время оставалась самой передовой камерой на лунной орбите с пространственным разрешением 25 см (9,8 дюйма), что в четыре раза выше разрешения 1 м (3 фута 3 дюйма) орбитального аппарата Chandrayaan-1. В настоящее время орбитальный аппарат изучает лавовые трубки и пещеры, которые ранее были обнаружены орбитальным аппаратом «Чандраян-1». [68] [69]
С уже работающим орбитальным аппаратом Chandrayaan-2 и необходимостью демонстрации возможностей посадки, орбитальный аппарат Chandraayn-3 нес только одну полезную нагрузку и по своей основной цели служил в качестве двигательного модуля для доставки Викрама на Луну. Полезная нагрузка Spectro-polarimetry of Habitable Planet Earth (SHAPE) была разработана для изучения атмосферы Земли на расстоянии, и она поможет в изучении атмосфер экзопланет , которое использует аналогичную технику. [70] Chandrayaan-3 был запущен 14 июля 2023 года на борту LVM3 [71] и 16 августа 2023 года составной аппарат достиг окончательной лунной орбиты 113 км × 157 км (70 миль × 98 миль). [72] Днем позже орбитальный аппарат отделился от посадочного модуля и начал самостоятельные операции с SHAPE. [73] Орбитальный аппарат, также известный как двигательный модуль (PM) Chandrayaan-3, был перемещен с орбиты вокруг Луны на орбиту вокруг Земли. [74] Хотя первоначальный план состоял в том, чтобы эксплуатировать SHAPE в течение примерно трех месяцев в течение срока службы орбитального аппарата, точный вывод на нижнюю околоземную орбиту с помощью LVM3 и оптимальные маневры сжигания топлива Земля / Луна привели к наличию более 100 кг (220 фунтов) топлива в орбитальном аппарате после более чем одного месяца работы на лунной орбите. Было решено использовать имеющееся в нем топливо для получения дополнительной информации для будущих лунных миссий и продемонстрировать стратегии работы миссии для миссии по возвращению образца. Чтобы продолжить полезную нагрузку SHAPE для наблюдения за Землей, было решено перевести орбитальный аппарат на подходящую околоземную орбиту. Этот план миссии был разработан с учетом предотвращения столкновений, таких как предотвращение падения орбитального аппарата на поверхность Луны или входа в пояс геостационарной орбиты Земли на высоте 36000 км и орбит ниже этого значения. Учитывая предполагаемую доступность топлива и безопасность для космического корабля на геостационарной орбите, оптимальная траектория возвращения на Землю была разработана на октябрь 2023 года. [74] Она действовала до 22 августа 2024 года. [75]
Посадочный модуль был назван Vikram и весил 1471 кг (3243 фунта), включая 27-килограммовый (60 фунтов) марсоход под названием Pragyan , который размещался внутри. [76] Vikram имел восемь 58-ньютоновых (13 фунтов силы ) двигателей для управления ориентацией и пять 800-ньютоновых (180 фунтов силы ) жидкостных главных двигателей, которые были созданы на основе 400-ньютоновых (90 фунтов силы ) жидкостных апогеевых двигателей ISRO [77] и был разработан для безопасной посадки на склонах до 12°. [78] Он нес четыре полезных груза для изучения лунной сейсмической активности, измерения лунных подповерхностных температур и измерения плотности и изменений лунной поверхностной плазмы (с помощью зонда Ленгмюра ).
После двух маневров схода с орбиты Викрам достиг конечной орбиты 95 км × 119 км (59 миль × 74 мили), после чего 7 сентября 2019 года началась фаза активного спуска. Во время спуска и посадки бортовые компьютеры полностью контролировали посадочный модуль. [79] Первоначальный спуск и процедуры критического торможения прошли по плану, но по достижении высоты 2,1 км (1,3 мили) посадочный модуль начал отклоняться и потерял связь с центром управления полетом после последующей аварийной посадки. [80] При анализе было обнаружено, что основные двигатели имели более высокую тягу, чем обычно, что привело к накоплению ошибок с течением времени, и это означало, что посадочный модуль не мог менять свое положение в таком быстром темпе из-за ограничений безопасности в бортовом компьютере, который имел ограничение на максимальную скорость, с которой он мог менять свое положение. Другими причинами неудачи были грубое дросселирование основных двигателей, ошибка в расчете оставшегося времени миссии и маленькая посадочная площадка размером 500 x 500 м. [81] [82]
Посадочный модуль Vikram аппарата Chandrayaan-3 претерпел серьезные изменения после аварийной посадки его предшественника. [83] [84] Теперь вместо пяти основных двигателей было четыре, которые обеспечивали тягу 800 Н (180 фунт- сил ) и имели возможность изменения скорости нарастания , в отличие от предыдущих версий, когда центрально установленный пятый двигатель не имел такой возможности. Это позволило посадочному аппарату контролировать ориентацию и тягу на всех этапах спуска. Скорость коррекции ориентации также была увеличена с 10°/с у Chandrayaan-2 до 25°/с у Chandrayaan-3. Был установлен дополнительный лазерный доплеровский велосиметр (LDV) , который позволял измерять ориентацию во всех трех направлениях. [85] [84] Ударные опоры были сделаны больше и прочнее по сравнению с Chandrayaan-2. OHRC на борту Chandrayaan-2 позволил миссии иметь расширенную посадочную площадку с площадью посадки 10 км 2 (3,9 кв. миль). Посадочный модуль прошел несколько испытаний, включая испытание на падение с вертолета, что помогло улучшить жесткость конструкции. В случае отказа во время спуска и посадки были добавлены несколько аварийных систем для повышения шансов на выживание посадочного модуля. Район посадки остался неизменным с предыдущей миссии, [86] а площадь нового участка была расширена до 4 км × 2,5 км (2,5 мили × 1,6 мили) с предыдущих 500 м × 500 м (1600 футов × 1600 футов). Другие основные изменения в новом подходе, основанном на отказе, включали удаление пятого двигателя, увеличение емкости топлива, увеличение вертикальной составляющей скорости и другие изменения программного обеспечения. [87]
23 августа 2023 года посадочный модуль, который ранее уменьшил свою орбиту до 25 км × 134 км (16 миль × 83 мили) с помощью выхлопных газов, [88] начал спускаться, используя все четыре двигателя, после того как он достиг своей Периселены на высоте 30 км (19 миль). Примерно через одиннадцать минут активного спуска посадочный модуль поддерживал высоту 7,5 км (4,7 мили) в течение 10 секунд, прежде чем изменить свое положение на вертикальное для заключительной фазы вертикального спуска. Затем он использовал два из своих четырех двигателей, чтобы замедлить спуск до 150 м (490 футов), а затем дважды завис в воздухе примерно на тридцать секунд, прежде чем приземлиться в выбранном оптимальном месте. [89]
3 сентября 2023 года, прежде чем перевести Vikram в спящий режим, ISRO совершил прыжок на лунную поверхность, включив двигатели, которые переместили его на 40 см (16 дюймов) по вертикали и вбок, прежде чем снова приземлиться. Эксперимент с прыжком оказался самым значимым испытанием, проведенным ISRO, поскольку полученные данные помогут в будущих миссиях по возврату образцов в рамках программы. ISRO также достигла уникального рекорда, выполнив свой первый вертикальный взлет и посадку на внеземную поверхность до Земли; это планировалось провести в рамках программы демонстрации многоразовых технологий . [90] [91] [92]
Марсоход под названием Pragyan нес два научных груза, которые должны были использоваться для определения элементного состава и его распространенности вблизи места посадки. [64] Он был спроектирован для движения со скоростью 1 см/с (0,39 дюйма/с) и мог проехать до 500 м (1600 футов) за время своего существования. Как посадочный модуль, так и марсоход должны были работать в течение одного лунного дня, поскольку у них не было радиоизотопного нагревательного устройства (RHU), и они полностью зависели от солнечной энергии для работы. [93] Pragyaan аппарата Chandrayaan-2 был исключен из своих операций после аварийной посадки его носителя Vikram .
В отличие от посадочного модуля, в марсоходе Pragyan не было никаких изменений, за исключением замены логотипа ISRO на эмблему Индии на левом и правом колесах соответственно, что должно было отпечатать их на реголите. Научные цели также остались неизменными с предыдущей миссии. 23 августа 2023 года, через несколько часов после мягкой посадки, была развернута рампа, чтобы Pragyan приземлился и начал свою работу на поверхности. [94] Несколько дней спустя приборы были включены, и марсоход переместился на 8 м (26 футов) по поверхности, тем самым достигнув основной цели миссии. [95] 3 сентября 2023 года, с приближением лунной ночи, марсоход был выключен и переведен в «спящий режим».
Программа Chandrayaan была в значительной степени расценена как успешная, особенно с открытием лунной воды . [17] Она продолжает предоставлять научные данные и изображения высокого разрешения благодаря камере Orbiter High Resolution Camera (OHRC), которая является самой передовой лунной камерой на сегодняшний день с пространственным разрешением 25 см (9,8 дюйма), и в настоящее время она работает на борту орбитального аппарата Chandrayaan-2. [68] Chandrayaan-1 потерял связь за год до предполагаемого срока ее действия, однако орбитальный аппарат Chandrayaan-2 продолжает исследования с орбиты и, как ожидается, будет работать до 2026 года. [69] Первая мягкая посадка и научная миссия на месте Chandrayaan-3 провели первые эксперименты в районе южного полюса Луны, тем самым способствуя пониманию региона, который имеет потенциал для будущей лунной базы с экипажем . [96]
Наличие воды на Луне всегда было предметом интенсивных споров с прошлого века. Первое исследование лунной воды было проведено в 1961 году, и оно показало, что полярные регионы, которые имеют высокую плотность холодных ловушек , имеют большую вероятность наличия лунного водяного льда, чем экваториальные регионы. [97] Образцы, возвращенные из экваториального региона во время программы «Аполлон», не смогли предоставить окончательных доказательств, что усилило необходимость исследований на лунных полюсах. Поскольку не было никаких миссий к лунным полюсам и поскольку предполагалось, что полюса содержат водяной лед, место удара зонда Moon Impact Probe было выбрано на южном полюсе Луны для поиска твердых доказательств того же в лунной атмосфере. [6]
Высотный состав Chandra's (ChACE) был одним из трех научных инструментов на борту зонда Moon Impact Probe (MIP) Chandrayaan-1. Это был масс-спектрометр , который был разработан для изучения состава разреженной лунной экзосферы с помощью масс-спектроскопии. 12 ноября 2008 года MIP отделился от орбитального аппарата Chandrayaan-1 и начал спуск на поверхность, во время которого он обнаружил явное присутствие молекул с атомной единицей массы 18, т. е. воды. Ионизированные молекулы воды ( H2O+
) и их фрагменты (такие как H + и OH+
ионы) были обнаружены ChACE. Три месяца спустя Moon Mineralogy Mapper (M 3 ), спектрометр для получения изображений на борту орбитального аппарата Chandrayaan-1, также обнаружил присутствие воды. Наблюдая спектры отражения Луны, он обнаружил особенности поглощения водяного льда, которые находятся в диапазоне длин волн 1,0-2,5 мкм. Затененные области, которые получили отраженный свет, были выбраны для исследования, при этом водяной лед был обнаружен вблизи полярного региона. [98]
Профиль ChACE указывает на устойчивый рост концентрации молекул воды, начиная с 20 градусов к югу от полюсов, однако он достигает пика на 60-70 градусах к югу, а затем снижается. Наложение профиля M 3 , который начинается на 43,1 градусах к югу, показывает взаимодополняющий характер записей, подтверждая двойное свидетельство лунной воды вблизи южного полюса. Однако обнаружение воды в каждом спектре ChACE в сочетании с тем фактом, что он не указывает ни на устойчивый рост, ни на снижение, ни на постоянный уровень в своем профиле, возможно, может быть связано с загрязнением воды с Земли. К беспокойству добавился профиль M 3 , который показал устойчивый рост по направлению к южному полюсу, в отличие от ChACE, который увидел спад за пределами 70 градусов к югу. [99] Но, по словам индийского математика Рамайенгара Шридхарана , если водяной лед действует как источник из-за сублимации , что будет сильно зависеть от температуры в преобладающих условиях сверхвысокого вакуума, то при отсутствии свежих источников во время фазы измерения увеличение/уменьшение концентрации, измеренной ChACE, должно происходить за счет того, что M 3 обнаружил в форме льда; это означает, что зарегистрированное пиковое измерение может быть связано с наличием множества источников водяного льда, а снижение может быть связано с меньшим количеством таких источников, и в то время как M 3 картировал источники водяного льда на поверхности, MIP обнаружил пар, генерируемый этими источниками, таким образом дополняя друг друга. [100]
Несмотря на то, что миссия Chandrayaan-1 завершилась на год раньше предполагаемой продолжительности в два года, данные, записанные с бортовых приборов за 310 дней, были очень полезны даже десятилетие спустя. В 2018 году данные, полученные с M 3, использовались ученым из Гавайского университета , доктором Шуай Ли и его командой для исследования лунной воды в темных кратерах полюсов. Поскольку данные были неоднородными и им было сложно работать с темными кратерами, они использовали следы солнечного света, отразившегося от стенок кратера, и проанализировали спектральные данные, чтобы найти места, где поглощались три определенные длины волн (в диапазоне 1,0–2,5 мкм) ближнего инфракрасного света, что указывало на наличие водяного льда. Они провели тщательный статистический анализ, чтобы убедиться, что на их выводы не повлияли случайные аномалии или ошибки в приборах. «Я считаю это наиболее убедительным доказательством того, что на самой верхней поверхности — так называемой оптической поверхности — Луны действительно есть настоящий водяной лед» , — сказал Ли по поводу результатов. [101] [102]
Картографирование и изучение особенностей лунной поверхности были основными научными целями Chandrayaan-1. Первые изображения поверхности были получены камерой картографирования местности (TMC) на борту орбитального аппарата миссии. Камера CMOS с разрешением 5 м (16 футов) и полосой обзора 40 км (25 миль) в панхроматическом диапазоне была активирована 29 октября 2008 года (в пределах земной орбиты) и сделала более 70 000 снимков за 3000 оборотов вокруг Луны. [103] В то время как другие научные миссии в то время обычно имели разрешение 100 м (330 футов), многие из снимков TMC имели четкое разрешение 5 м (16 футов), что позволило создать подробную карту Луны. [104]
Во время картирования бороздок и лавовых трубок на лунной поверхности TMC обнаружил большую лавовую трубку вблизи экватора (в частности, в Океане Бурь , к северу от борозды под названием Рима Галилея над лунным экватором). Длина трубки составляла около 2 км (1,2 мили), а ширина — 360 м (1180 футов). Лунные лавовые трубки рассматриваются как потенциальные места обитания для будущих пилотируемых форпостов, поскольку они действуют как естественные защитники от космической радиации , солнечной радиации, метеоритов , микрометеоритов и выбросов от ударов. Они также изолированы от экстремальных колебаний температуры на лунной поверхности. [105]
Предполагаемая жесткая посадка
Успешная мягкая посадка
Неудачная мягкая посадка
После успешной демонстрации мягкой посадки и передвижения программа перешла к следующей фазе, на которой будет отправлен марсоход с большей научной нагрузкой для проведения анализа образцов на месте. Предполагается, что миссия под названием Lunar Polar Exploration Mission (LUPEX) будет запущена в период с 2028 по 2029 год. [109] Индия сотрудничает с Японией в этой миссии. Это будет миссия спускаемого аппарата и марсохода вблизи лунного полюса для проведения отбора проб на месте и анализа собранного лунного материала [110] [111] и демонстрации технологий выживания в лунную ночь. [112] [113]
Chandrayaan-4 — это запланированная миссия по возврату лунных образцов Индийской организации космических исследований (ISRO) и будет четвертой миссией в ее программе Chandrayaan. Она состоит из четырех модулей, а именно: Transfer module (TM), Lander module (LM), Ascender module (AM) и Reentry Module (RM). Планируемая продолжительность миссии составляет 1 лунный день , а место посадки находится недалеко от Statio Shiv Shakti , места посадки Lander Chandrayaan-3.
20 августа 2024 года председатель ISRO С. Сомнатх объявил о планах по созданию Чандраяна-5. [114]
Основываясь на этом фундаменте, последующие миссии, такие как Chandrayaan-5 и Chandrayaan-6 , будут исследовать долгосрочное присутствие на Луне, включая потенциальное развитие мест обитания. Каждый полет предназначен для постепенного расширения возможностей Индии в исследовании Луны, потенциально при сотрудничестве всех подписавших соглашения Artemis . [115] В интервью председатель ISRO С. Соманат сообщил, что Индия продолжит отправлять лунные миссии до тех пор, пока не будет осуществлена оригинальная пилотируемая миссия, и программа также будет продолжаться после этого. [116]
Название Chandrayaan означает "Chandra-Moon, Yaan-Vehicle", – на индийских языках (
санскрит
и
хинди
), – лунный космический корабль
Chandrayaan-2 будет единственной миссией Индии без участия России.