Эпоха изучения единственного естественного спутника Земли Луны космическими средствами началась 2 января 1959 года, когда в Советском Союзе был произведен запуск автоматической межпланетной станции (АМС) "Луна-1" – первого космического аппарата, отправленного в сторону Луны. Сблизившись с Луной 4 января, станция прошла от нее на расстоянии около 6000 километров и стала первым в мире искусственным спутником Солнца. С помощью научной аппаратуры "Луны-1" были получены данные о радиационной обстановке и газовой составляющей межпланетного вещества в окололунном пространстве.
Также с помощью станции было установлено отсутствие существенного магнитного поля вблизи Луны и радиационных поясов вокруг нее.
Следующая станция "Луна-2" стартовала 12 сентября 1959 года. Успешно выполнив программу научных исследований, она достигла лунной поверхности 14 сентября, врезавшись в нее со скоростью 3,3 километра в секунду. Впервые в истории был осуществлен космический полет с Земли на другое небесное тело. Исследования, проведенные "Луной-2" подтвердили данные о том, что Луна не имеет заметного магнитного поля, что вокруг нее нет радиационных поясов.
4 октября 1959 года была запущена АМС "Луна-3", которая сфотографировала невидимую с Земли сторону Луны. Снимки, сделанные на расстоянии 60-70 тысяч километров от лунной поверхности и переданные по радиоканалу на Землю, дали первые представления о большей части этой стороны Луны.
Изучение естественного спутника Земли впоследствии было продолжено с помощью советских автоматических станций серии "Зонд" и "Луна", а также американских – серии "Пионер" (Pioneer) и "Рейнджер" (Ranger). В результате проведенных научных исследований была получена ценная научная информация, в частности, она позволила советским ученым составить первую полную карту и первый глобус Луны.
Качественно новый этап в изучении природы Луны начался 3 февраля 1966 года, когда станция "Луна-9", запущенная 31 января, впервые в мире совершила мягкую посадку на поверхность Луны. Станция передала на Землю первую в мире круговую фотопанораму лунной поверхности в районе посадки, а также произвела измерения интенсивности радиации, обусловленной воздействием космических лучей и излучением лунного грунта. По полученным снимкам были определены особенности микрорельефа поверхности Луны и, в частности, не обнаружено пыльного слоя значительной толщины. Продолжительность активного существования станции на поверхности Луны составила 75 часов.
Эти исследования были продолжены автоматической станцией "Луна-13", запущенной 21 декабря 1966 года. Она совершила мягкую посадку 24 декабря вблизи западной окраины Океана Бурь в 400 километрах от места прилунения станции "Луна-9".
С помощью аппаратуры "Луны-13" были проведены исследования физико-механических свойств лунного грунта. Кроме того, измерялся тепловой поток и корпускулярное излучение вблизи лунной поверхности. Со станцией "Луна-13" за трое суток было проведено восемь фототелевизионных сеансов связи. Ею были переданы три панорамы лунной поверхности, на которых хорошо просматривалось большое количество деталей.
АМС "Луна 10", запущенная 31 марта 1966 года, 3 апреля вышла на орбиту вокруг Луны и стала ее первым искусственным спутником. На борту станции находился ряд научных приборов, которыми были выполнены исследования Луны и окололунного пространства. Впервые были получены данные об общем химическом составе естественного спутника Земли по характеру гамма-излучения ее поверхности. Анализ возмущений траектории станции позволил провести предварительное определение параметров гравитационного поля Луны. За время активного существования станция дважды пересекала "хвост" магнитосферы Земли, что было зафиксировано научными приборами. Связь со станцией поддерживалась до 30 мая. За 56 дней активного существования "Луна-10" совершила 460 оборотов вокруг Луны, было проведено 219 сеансов радиосвязи.
Исследования Луны с орбит искусственных спутников были продолжены советскими станциями "Луна-11,-12,-14 и -15". Они дали возможность получить детальные снимки больших площадей видимой и невидимой с Земли сторон Луны, уточнить ее конфигурацию, определить аномалии ее гравитационного поля, изучить метеоритную и радиационную обстановку в окрестностях Луны, а также получить общие сведения селенохимического характера.
США с 1966 года по 1968 год вывели на орбиту вокруг Луны пять станций "Лунар-Орбитер" (Lunar Orbiter) и станцию "Эксплорер" (Explorer). Для посадки на Луну проводились в то же время запуски семи аппаратов "Сервейер" (Surveyor), пять из которых успешно прилунились.
Три последних аппарата этой серии ("Сервейер-5, -6 и -7") имели в составе научной аппаратуры прибор для определения содержания ряда химических элементов в веществе грунта поверхности Луны. Этим было положено начало измерению химического состава лунного грунта непосредственно на поверхности Луны.
Задача возвращения из космоса на Землю научных лабораторий была решена в ходе полетов советских автоматических станций "Зонд-5" (сентябрь 1968 года) и "Зонд-6" (ноябрь 1968 года).
Эти аппараты, совершив облет Луны и успешно выполнив программу намеченных научных экспериментов, благополучно возвратились на Землю, совершив посадку в заданных районах земного шара.
Важную роль в изучении Луны сыграли пилотируемые полеты к Луне по американской программе "Аполлон", которым предшествовал целый ряд пилотируемых запусков на орбиты искусственных спутников Земли и Луны для отработки всех необходимых для выполнения этой задачи маневров.
21 декабря 1968 года был запущен американский космический корабль "Аполлон-8" (Apollo 8) с тремя астронавтами на борту, который облетел 10 раз вокруг Луны и вернулся на Землю.
Экипаж космического корабля "Аполлон-10", стартовавшего в мае 1969 года и также совершившего облет Луны, во время полета отработал операции, связанные с обеспечением посадки на Луну и возвращением астронавтов на Землю.
20 июля 1969 года состоялась посадка на Луну пилотируемого модуля космического корабля "Аполлон-11" с двумя астронавтами США, запущенного 16 июля с мыса Кеннеди. В это время третий член экипажа оставался в орбитальном модуле. Нил Армстронг стал первым человеком, ступившим на Луну. Астронавты провели фотографирование лунной поверхности, сбор и доставку на Землю лунных образцов. 24 июля они вернулись на Землю.
Впоследствии было проведено еще пять пилотируемых полетов кораблей "Аполлон" на Луну, во время которых на ней побывали еще 10 человек. Астронавты доставили на Землю несколько сотен килограммов образцов и провели на Луне ряд исследований: измерения теплового потока, магнитного поля, уровня радиации, интенсивности и состава солнечного ветра (потока частиц, приходящих от Солнца).
Одновременно проводились исследования Луны советскими АМС "Луна". 24 сентября 1970 года была совершена первая автоматическая доставка на Землю лунного вещества "Луной-16".
Грунтозаборное устройство, впервые примененное на станции, осуществило бурение лунной поверхности на глубину 35 сантиметров, забор грунта и транспортировку образцов в контейнер возвращаемого аппарата.
10 ноября 1970 года была запущена АМС "Луна-17", доставившая 17 ноября на Луну самоходный аппарат "Луноход-1", который за 10,5 месяцев прошел расстояние в 10 540 метров и передал большое количество панорам, отдельных фотографий поверхности Луны и другую научную информацию. Установленный на нем французский отражатель позволил с помощью лазерного луча измерить расстояние до Луны с точностью до долей метра. Управлял передвижным аппаратом на Луне с помощью телевизионной картинки экипаж из Центра космической связи в Симферополе. В состав экипажа входили водитель, оператор остронаправленной антенны, штурман, бортинженер и командир.
Последний сеанс с луноходом состоялся 14 сентября 1971 года. Затем наступила лунная ночь, после которой 30 сентября аппарат не вышел на связь.
В феврале 1972 года АМС "Луна-20" доставила на Землю образцы лунного грунта, впервые взятые в труднодоступном гористом районе Луны.
В январе 1973 года АМС "Луна-21" доставила на Луну "Луноход-2" для комплексного исследования переходной зоны между морским и материковым районами. За время работы с января по май 1973 года "Луноход-2" прошел расстояние 37 километров, передал 93 телефотометрических панорамы и около 89 тысяч снимков малокадрового телевидения. В ходе съемки были получены стереоскопические изображения наиболее интересных особенностей рельефа, позволяющие провести детальное изучение их строения. Работа аппарата была прекращена из-за перегрева и выхода его из строя. В последний раз телеметрическая информация была принята с "Лунохода-2" 10 мая 1973 года.
В августе 1976 года стартовала станция "Луна-24", ставшая последним космическим аппаратом, запущенным к Луне в СССР. Главным результатом ее полета стала доставка на Землю образцов лунного грунта массой 170 грамм, при этом номинальное погружение буровой коронки в грунт соответствовало 225 сантиметрам (с наклоном), а фактическая длина колонки составила около 160 сантиметров.
Программы освоения Луны были свернуты почти одновременно в СССР и США в середине 1970-х годов. Летать на естественный спутник Земли оказалось очень дорого, кроме того, было непонятно, зачем это нужно.
С этого времени изучение естественного спутника Земли практически не велось более 10 лет. В 1990 году свой искусственный спутник "Хитен" (Hiten) послала к Луне Япония. Затем дистанционное зондирование Луны с окололунной орбиты проводилось двумя американскими космическими аппаратами "Клементина" (Clementine, 1994) и "Лунар проспектор" (Lunar Prospector, 1998-1999), а также космическим аппаратом "Смарт-1" (SMART-1, Small Mission for Advanced Research in Technology, 2003-2006) Европейского космического агентства. Благодаря работе "Смарт-1" ученым впервые удалось обнаружить присутствие кальция и магния на Луне, а также произвести картографические съемки лунной поверхности, включая ее темную сторону.
В начале XXI века в проведение лунных исследований с помощью искусственных лунных спутников включились Китай и Индия. В октябре 2007 года был запущен первый китайский лунный спутник "Чанъэ-1", который проработал на орбите Луны 16 месяцев и успешно прилунился в марте 2009 года. Собранные им данные позволили китайским ученым создать, в частности, первую тепловую карту Луны.
В октябре 2008 года был запущен первый индийский лунный зонд "Чандраян-1" (Chandrayaan 1), который проработал на орбите Луны 312 дней до 29 августа 2009 года, совершив 3,4 тысячи витков вокруг нее и передав на Землю тысячи фотографий поверхности и данные о химическом составе Луны. Он установил, что в северных полярных кратерах Луны на глубине залегают огромные глыбы льда. Только по результатам его миссии количество воды, захороненной в грунте северного полюса Луны, было оценено минимум в 600 миллионов тонн.
В конце июня 2009 года на американской ракете-носителе Atlas 5, оснащенной российскими двигателями третьей ступени, были выведены в космос космические аппараты LRO ("орбитальный зонд разведки Луны") и LCROSS ("зонд наблюдения и исследования лунных кратеров"), которые подтвердили, что в лунных полярных областях залегает лед.
1 октября 2010 года был запущен китайский спутник зондирования Луны "Чанъэ-2", одной из основных задач которого был сбор необходимых сведений для осуществления успешной посадки космических аппаратов на поверхность Луны. Завершив работу по передаче снимков высокого разрешения лунной поверхности, 13 декабря 2012 года "Чанъэ-2" пролетел мимо астероида Таутатис и сделал его снимки.
В сентябре 2013 года был запущен в космос американский аппарат LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer), который 20 ноября вышел на низкую окололунную орбиту – от 12 до 60 километров над поверхностью спутника Земли, и начал выполнять основную научную программу по изучению разреженной атмосферы Луны. Он проработал 128 суток. 18 апреля 2014 года LADEE прекратил свое существование после соударения с поверхностью Луны.
В 2013 году Китай направил на Луну луноход "Юйту" ("Нефритовый заяц"). Он находился на борту посадочного модуля "Чанъэ-3", который сел на спутник Земли в кратере Залив радуги 14 декабря 2013 года. Луноход осуществлял исследование лунной поверхности в течение 31 месяца, превысив расчетный период работы на 19 месяцев. За это время он смог выполнить большое количество сложных миссий, в том числе впервые сделать снимки геологических слоев Луны. 3 августа 2016 года стало известно, что он прекратил свою работу.
В 2019 году Китай приступил к реализации очередной фазы своей лунной программы – первой в истории Земли посадке на обратную сторону Луны. Для этого в мае 2018 года был запущен уникальный спутник связи "Цюэцяо" ("Сорочий мост"), способный поддерживать связь между аппаратом "Чанъэ-4", первой миссией на обратной стороне Луны, и центром управления полетов в Пекине. В июне он успешно вышел в точку Лагранжа L2 над обратной стороной Луны и стал первым в мире спутником, функционирующим на этой гало-орбите. Стартовавший 7 декабря 2018 года аппарат "Чанъэ-4", состоящий из стационарной лунной станции и лунохода ("Нефритовый заяц-2"), 3 января 2019 года совершил посадку на дно кратера Карман, расположенного в приполярных южных широтах обратной стороны Луны. Посадочная платформа и луноход "Юйту-2" успешно проработали на неизведанной территории несколько месяцев и продолжают изучение Луны. "Юйту-2" обнаружил на обратной стороне Луны два типа пород лунной мантии, в чьем существовании ученые сомневались.
24 ноября 2020 года в Китае началась реализация третьего этапа лунной программы, был запущен возвращаемый аппарат "Чанъэ-5", 1 декабря он совершил посадку в заданном районе на видимой стороне Луны. За последующие двое суток при помощи установленных на посадочном модуле бурового устройства и манипулятора с ковшом был собран лунный грунт, помещенный затем в специальный отсек модуля для взлета, который 3 декабря взлетел с поверхности Луны и 6 декабря состыковался с орбитальным и возвращаемым модулями. Затем образцы грунта были перегружены на возвращаемый модуль, возвращение которого на Землю планируется 16 или 17 декабря.
Китайская программа зондирования Луны в будущем предусматривает доставку лунного грунта еще вторым аппаратом "Чанъэ-6". Миссия "Чанъэ-7" предполагает общее исследование Южного полюса Луны, в том числе комплексное зондирование лунного рельефа. "Чанъэ-8", кроме научных исследований, должен провести на лунной поверхности ключевые испытания ряда технологий. В рамках реализации четвертого этапа своей лунной программы Китай планирует построить прототип лунной научно-исследовательской станции, который будет состоять из нескольких зондов, находящихся на лунной орбите и на поверхности Луны, и будет способен проводить научно-технологические исследования на естественном спутнике Земли, а также тестирование технологий для освоения и использования лунных ресурсов. Основой китайской орбитальной космической станции станут базовый модуль "Тяньхэ", а также два экспериментальных модуля "Вэньтянь" и "Мэнтянь". Завершить строительство станции планируется примерно к 2022 году, для этого в общей сложности будет выполнено 12 миссий.
Израиль отправил в космос в конце февраля 2019 года первую автоматическую станцию "Берешит", которая достигла орбиты спутника Земли и в середине апреля потерпела аварию на заключительном этапе миссии из-за отказа двигателя во время прилунения. Благодаря полету "Берешит" Израиль стал седьмой страной в мире, достигшей лунной орбиты. Страна планирует построить новый космический аппарат "Берешит-2", который должен будет довести до конца начатое его предшественником.
Проект "Берешит" считается первой частной экспедицией на Луну и самой бюджетной в истории с затратами в 100 миллионов долларов.
Индия в 2019 году отправила к спутнику Земли космический аппарат "Чандраян-2", который вышел на орбиту Луны 20 августа. Индийский спускаемый модуль "Викрам" с небольшим шестиколесным ровером "Прагьян" должен был совершить контролируемый спуск на поверхность Луны, но 7 сентября он совершил жесткую посадку и связь с ним была потеряна. На первую половину 2021 года запланирован запуск "Чандраян-3".
Руководство США долго не могло определиться с дальнейшей целью лунной программы. В 2003 году президент Джордж Буш-младший "возобновил" лунную программу. Тогда она включала полеты на Луну и создание постоянной базы на Луне с перспективой полета к Марсу. В 2011 году президент Барак Обама свернул ее. В декабре 2017 года президент США Дональд Трамп подписал распоряжение о фактическом возобновлении лунной программы, которая получила название Artemis. В ее рамках планируется возвращение и постоянное присутствие человека на Луне, что станет этапом на пути к пилотируемым миссиям на Марс. В рамках новой лунной программы НАСА разрабатывает идею создания окололунной станции Gateway, с которой в будущем станут осуществляться полеты человека на лунную поверхность и обратно.
США пригласили к участию в проекте партнеров по МКС. В 2017 году "Роскосмос" и НАСА даже заключили соглашение о совместном создании окололунной станции, однако позднее глава "Роскосмоса" Дмитрий Рогозин заявил, что Россия не может позволить себе участвовать в этом проекте, так как ей отведена недостаточно большая роль, но готова летать к ней на своем космическом корабле "Орел", если на станции будет установлен нужный стыковочный узел. По его словам, следует адаптировать некоторые системы, чтобы "мы могли доставить что-то на станцию, забрать с нее". Глава "Роскосмоса" Дмитрий Рогозин уточнил, что российские корабли, которые будут летать в дальний космос, должны быть связаны с американской программой.
Глава НАСА Джим Брайденстайн сообщал, что США уже работают над созданием стандартов конструкции шлюзовых отсеков, которые позволят российскому пилотируемому кораблю "Орел" состыковаться с американской окололунной станцией Lunar Orbital Platform-Gateway.
Кроме того, глава "Роскосмоса" Дмитрий Рогозин предложил Брайденстайну создать стыковочный узел на окололунной станции для приема российских и китайских космических кораблей как единственных, которые в случае ЧП смогут эвакуировать американский экипаж на Землю.
В октябре 2020 года НАСА сообщило о заключении соглашений по совместной реализации лунной программы Artemis с Канадой, Японией, ОАЭ, Великобританией, Австралией, Италией и Люксембургом.
Согласно графику НАСА, первый беспилотный полет по программе Artemis должен состояться в 2021 году. В 2023 году США планируют облететь Луну на корабле Orion с экипажем, продолжительность миссии – 10 суток. В 2024 году намечается месячный полет Orion с высадкой двух астронавтов на Луну и их пребыванием на поверхности в течение семи дней.
Ученые России, как и других стран, также вновь возвратились к разработке и реализации проектов по исследованию и освоению спутника Земли. С конца 2018 года "Роскосмос" вместе с Российской академией наук ведут разработку долгосрочной российской программы по исследованию и освоению Луны на период до 2040 года. Программу планировалось подготовить к концу осени 2019 года, но пока она так и не обнародована. Ближайший российский запуск к Луне планируется на 2021 год. Для отработки технологии мягкой посадки планируется запустить аппарат "Луна-25". После этого запуски следующих аппаратов "Луна-26" и "Луна-27" намечается провести в 2024 и 2025 годах. "Луна-27" должна выбрать место для последующего размещения российской лунной базы. После этого планируется отправка на Луну тяжелой посадочной станции "Луна-28" для взятия грунта и его доставки на Землю, а также станции "Луна-29" для доставки тяжелого лунохода. Последние два проекта пока не включены ни в какую программу.
Высадка первого российского космонавта на Луне планируется в 2030 году.
В 2019 году стало известно, что генеральный директор "Роскосмоса" Дмитрий Рогозин предложил Китаю совместно заняться созданием лунной базы. В августе 2020 года он сообщил, что осенью стороны приступят к переговорам по определению контуров и задач базы. Рогозин также заявил, что Россия и Китай готовы пригласить США участвовать в ее создании.
В России сейчас ведется разработка сверхтяжелой ракеты, активно создается космический корабль "Орел" для полета на Луну. Кроме того, в 2020 году Ракетно-космическая корпорация "Энергия", руководящая кооперацией по созданию ракеты сверхтяжелого класса для полетов на Луну, запатентовала схему полета к спутнику Земли, позволяющую отказаться от создания и использования сверхтяжелой ракеты. Такой полет предусматривает доставку экипажа на Международную космическую станцию или другую околоземную станцию на ракете "Союз" внутри корабля "Союз МС", где он пересаживается в лунный взлетно-посадочный многоразовый корабль, на котором отправляется на Луну, а затем на нем возвращается к станции. Для такого полета потребуется дополнительно три разрабатываемые ракеты "Ангара-А5В" для доставки кораблей-заправщиков к станции, на Луну и окололунную орбиту, с которых будет совершаться перекачка топлива в многоразовый взлетно-посадочный корабль. Экипаж возвращается на Землю от станции на корабле "Союз-МС".
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников
