Lunar Prospector — американская автоматическая межпланетная станция для исследования Луны, созданная в рамках программы НАСА «Discovery».^[1] Запущена 7 января 1998 года. Завершила работу 31 июля 1999 года

Задачи полета

АМС Lunar Prospector предназначена для глобальной съёмки элементного состава поверхности Луны, исследования её гравитационного поля и внутреннего строения, магнитного поля и выделения летучих веществ. Первые комплексные исследования поверхности Луны были проведены ещё в ходе экспедиций на кораблях Аполлон. В 1994 году АМС Клементина впервые составила глобальную карту элементного состава Луны и в частности обнаружила большие запасы льда на её южном полюсе, что очень важно для дальнейшего освоения спутника Земли. Lunar Prospector’у предстояло дополнить и уточнить изыскания Клементины, а главное — проверить наличие льда.

Конструкция аппарата

Основой конструкции КА является трёхгранная призма (половинка КА Iridium), к которой крепится внешняя цилиндрическая оболочка диаметром 1.40 и длиной 1.25 м. От цилиндра в направлениях, перпендикулярных оси, отходят три штанги научной аппаратуры длиной по 2.4 м. Масса заправленного КА — 295 кг. Станция стабилизируется вращением вокруг продольной оси. Система энергопитания включает смонтированные на цилиндрической оболочке солнечные элементы с выходной мощностью 206 Вт и никель-водородные аккумуляторные батареи. В системе управления и обработки данных отсутствует бортовой компьютер. Станция работает по командам, выдаваемым из центра управления, который оборудован в Исследовательском центре имени Эймса. Связь со станцией осуществляется через передатчик и приёмник диапазона S, работающие через всенаправленную антенну или антенну среднего усиления MGA, которые находятся на верхнем днище аппарата.

Научная аппаратура

АМС несёт пять приборов:

• Электронный рефлектометр ER, а также магнитометр MAG служат для обнаружения остаточного магнитного поля и возможного железного ядра Луны.
• Нейтронный спектрометр NS фиксирует нейтроны, выбиваемые из поверхности Луны ядрами космических лучей, и определяет их энергии. По спектру нейтронов можно установить наличие в грунте водорода, а значит и воды. Аналогичная методика впоследствии нашла большое применение на Марсе (прибор HEND на АМС Mars Odyssey и др)
• Гамма-спектрометр GRS предназначен для обнаружения 56 основных элементов лунной коры, в том числе калия и фосфора, титана, кремния, алюминия и железа, по их флюоресценции под жёстким излучением Солнца.
• Альфа-спектрометр APS предназначен для поиска газов, выделяющихся из лунной поверхности в результате тектонических или вулканических явлений — азота, окиси углерода, углекислого газа и радона, и взаимодействия этих явлений с едва заметной лунной атмосферой.

Камеры видимого диапазона на станции нет. Это объясняется с одной стороны тем, что Луна давно и детально отснята, а с другой — тем, что разместить камеру на таком лёгком аппарате с жёсткими ограничениями по энергетике и радиокомплексу было невозможно.

Полёт АМС и научные результаты

Lunar Prospector был запущен 7 января 1998 года на ракете-носителе Athena-2. 11 января станция вышла на высокоэллиптическую полярную окололунную орбиту, а спустя ещё несколько дней сформировала рабочую круговую орбиту высотой около 100 км, выбранную таким образом, чтобы АМС как можно меньше заходила в тень Луны.

В течение 1998 года были решены большинство научных задач, ради которых запускался аппарат. Прежде всего, было уточнён возможный объём льда на южном полюсе Луны, его содержание в грунте учёные оценили как 1-10 % и ещё более сильный сигнал указывает на наличие льда на северном полюсе.^[2] На обратной стороне Луны магнитометром были обнаружены сравнительно мощные локальные магнитые поля — 40 нТл (0,1 % от земного маг. поля), которые сформировали 2 небольшие магнитосферы диаметром около 200 км. По возмущениям в движении аппарата было обнаружено 7 новых масконов.

Также была проведена первая глобальная спектрометрическая съемка в гамма-лучах, по итогам которой были составлены карты распределения титана, железа, алюминия, калия, кальция, кремния, магния, кислорода, урана, редкоземельных элементов и фосфора, и создана модель гравитационного поля Луны с гармониками до 100-го порядка, что позволяет очень точно рассчитывать орбиту спутников Луны.^[2]

По первоначальным планам Lunar Prospector должен был закончить работу до 28 июля 1999 года. В этот день должно было состояться лунное затмение, в ходе которого аппарат более чем на 3 часа остался бы без освещения Солнцем и неминуемо разрядил бы свои батареи. Однако аппарат выжил (ценой тотального отключения научной аппаратуры) и был готов совершить свой последний эксперимент: управляемое падение в кратер на южном полюсе Луны, где предполагалось наличие льда. По выбросу материалов во время удара учёные надеялись точно установить содержание льда в кратере. 31 июля аппарат выдал последний импульс и пошёл вниз. За событием наблюдали все крупнейшие телескопы Земли и космический телескоп Хаббл, однако никакого облака пыли или иного эффекта в месте падения обнаружено не было. Аналогичный эксперимент был повторен в 2006 году с АМС SMART-1, тогда слабую вспышку в месте удара зарегистрировал лишь один крупный телескоп на Гавайях.

Примечания