Первый частный зонд на Луне: в чём уникальность миссии Blue Ghost и какие у неё итоги

Космический аппарат Blue Ghost M1, созданный частной американской компанией Firefly Aerospace, прилунился в Море Кризисов 2 марта 2025 года и проработал на поверхности естественного спутника Земли немногим более двух недель: 346 часов при солнечном освещении и ещё пять часов в лунной ночи. Растратив в темноте накопленную энергию, он погас — как и было запланировано его создателями — и сейчас покоится недалеко от горы Латрейл, постепенно покрываясь лунной пылью.

Более трёх лет 700 специалистов Firefly трудились над созданием Blue Ghost M1. Дизайн модуля высотой 2 метра и шириной 3,5 метра продуман до мельчайших деталей: амортизирующие опоры, низкий центр тяжести и широкая база обеспечили ему устойчивость на лунной поверхности. Конструкторы оснастили Blue Ghost солнечными панелями, терморегулирующей системой, защитой от космической радиации, системой связи для передачи данных, автономными навигационными решениями и научным оборудованием, включая бур LISTER для изучения тепловых характеристик лунного грунта — ниже мы рассмотрим, как эти инженерные решения помогли Blue Ghost.

Участников проекта в шутку прозвали «призрачными всадниками» (Ghost Riders), но 15 января 2025 года им было не до шуток: на ракете-носителе Falcon 9 с площадки космического центра Кеннеди во Флориде их детище стартовало к высокой эллиптической орбите Земли. Так началась самая ответственная часть проекта.

Путешествие зонда к Луне растянулось на 45 дней. Первые 25 суток Blue Ghost M1 совершал облеты вокруг Земли, тестируя системы и проводя калибровку оборудования. Затем он выполнил маневр для выхода на траекторию полета к Луне, что заняло около четырех дней. После этого зонд провел еще 16 дней на орбите Луны, готовясь к посадке.

Всё это время инженеры на Земле опасались, что что-то может пойти не так. У коллег из Astrobotic Technology ранее так и случилось: ракета Vulcan Centaur успешно вывела в космос зонд Peregrine Mission One, однако в итоге миссия закончилась неудачей.

Первоначальный сбой в системе ориентации удалось устранить, но возникшая затем утечка топлива оказалась для Peregrine роковой: разработчики сами направили модуль обратно в атмосферу Земли, где он за считанные секунды сгорел над Тихим океаном.

На фоне потери Peregrine миссия Blue Ghost приобрела ещё большую значимость.

Операция по занятию аппаратом лунной орбиты и сама посадка стали кульминацией всего проекта: проведя серию маневров по снижению в процессе кружения вокруг Луны, Blue Ghost подготовился к финальному спуску.

2 марта началось автономное снижение — за 9 минут торможения с работой всех двигателей аппарат снизил орбитальную скорость с 1700 до 40 метров в секунду.

Для управления спуском использовалась также система наведения D’Souza — модель, аналогичная той, что применялась во время лунных миссий «Аполлон». D’Souza помогла модулю занять целевую зону для посадки и изменить ориентацию с горизонтальной на вертикальную.

Повышая точность мелких маневров, двигатели системы ориентации и стабилизации RCS работали импульсно, постепенно снижая скорость Blue Ghost до метра в секунду. Контролируемый спуск послужил достойным финалом 45-дневного путешествия.

С момента отделения от верхней ступени ракеты-носителя удача исторической миссии Blue Ghost полностью зависела от безупречной работы инженерии. Одним из новых технологических решений проекта стало использование стереокамеры SCALPSS 1.1, которая зафиксировала поведение лунной пыли при посадке. Ее объектив впервые в истории детально задокументировал картину взаимодействия газовых струй двигателей с поверхностью Луны. Эти данные позволят улучшить конструкции будущих посадочных аппаратов, минимизируя риски повреждений абразивной лунной пылью и снижения эффективности солнечных панелей.

Лунная пыль — коварное явление, усложняющая работу самой разной аппаратуры. Для защиты от нее солнечных панелей и радиаторов первого частного лунного зонда в техасских лабораториях Firefly Aerospace была протестирована система электродинамического пылевого экрана (EDS). Технология использует чередующиеся электрические сигналы, создающие динамическое электрическое поле. Лунная пыль, которая, как правило, несет электрический заряд из-за солнечного излучения и космической радиации, под воздействием противодействующей силы отталкивается от корпуса зонда и препятствует засорению оборудования.

Также впервые в истории Blue Ghost зафиксировал сигналы Глобальной навигационной спутниковой системы (GNSS) у поверхности Луны. Привезенный Blue Ghost экспериментальный приёмник LuGRE (Lunar GNSS Receiver Experiment), разработанный совместно NASA и Итальянским космическим агентством, поймал сигнал навигационного спутника, находясь на рекордном от него расстоянии — в 330 980 км.

Этот факт открывает новые перспективы для применения спутниковой навигации за пределами околоземного пространства, позволяя посадочным аппаратам точнее определять своё местоположение — подобно тому, как это делает водитель автомобиля в большом городе.

Еще одно новаторство миссии — роботизированный бур LISTER (Lunar Instrumentation for Subsurface Thermal Exploration with Rapidity). Установленный под нижней палубой Blue Ghost, он провёл успешное бурение лунного грунта, достигнув рекордной глубины — до трех метров. Пневматическое устройство, разработанное Техасским технологическим университетом и Honeybee Robotics, не только бурило, но регистрировало температуру и тепловой поток лунных недр, останавливаясь через каждые полметра для фиксации этих точных измерений с помощью игольчатого датчика.

Сведения о структуре и теплопроводности реголита имеют большое значение для строительства баз на Луне: знание свойств грунта поможет инженерам проектировать более устойчивые посадочные площадки и разрабатывать специальные строительные материалы.

Но грунт не только бурили и удаленно изучали — система Lunar PlanetVac (LPV) продемонстрировала инновационный метод сбора его образцов. Вместо традиционных механических способов, LPV использовала потоки азота: струи газа под высоким давлением отрывали частицы грунта от поверхности, после чего специальный лунный пылесос Blue Ghost засасывал их в контейнер для хранения и последующего анализа.

Такой бесконтактный пневматический способ сбора снижает риск поломок сборщика-манипулятора, хотя применять его возможно только в условиях низкой гравитации.

LPV показала высокую эффективность при захвате даже мелких частиц, что особенно важно для точного анализа. Подобные технологии могут быть применены при миссиях на астероиды или другие планеты, где важно минимизировать контакт с поверхностью.

В ходе своего исторического путешествия на Луну Blue Ghost передал около 57 ГБ научной информации, включая сигналы глобальной навигационной спутниковой системы, измерения магнитного поля, а также визуальные и спектральные изображения.

Для передачи данных зонд использовал X-диапазонную антенну, установленную на гиростабилизированном подвесе для обеспечения надёжной связи с наземными станциями. X-диапазон охватывает частоты от 7 до 11,2 ГГц, что позволяет передавать данные с высокой скоростью и минимальными помехами — даже такие объемные, как изображения и видео.

Огромный массив визуальных данных, который Blue Ghost удалось собрать за относительно короткий срок, стал одним из важнейших результатов миссии. Камеры аппарата передали уникальные изображения лунного ландшафта, в том числе снимки Земли с лунной поверхности, закаты и восходы, а также тени самого аппарата на реголите.

Кадры, полученные в районе Моря Кризисов, запечатлели момент выхода Солнца из полной фазы затмения — эффект «бриллиантового кольца».

«Blue Ghost получил своё первое бриллиантовое кольцо! Фотография показывает момент, когда солнце вот-вот выйдет из полного затмения из-за Земли. Это первый раз в истории, когда частная компания активно работала на Луне и смогла наблюдать полное солнечное затмение», — сообщала команда Firefly в своём отчёте.

Во время солнечного затмения 14 марта системам Blue Ghost пришлось работать исключительно на энергии четырех аккумуляторов, что было особенно сложно из-за резкого падения температуры в период полного затмения. Тем не менее инженерам удалось не только сохранить работоспособность аппарата, но и получить уникальные научные данные в этот период.

Лунной ночью аппарат также зафиксировал отражение солнечного света на своей панели, совпавшее с началом затемнения. Во время затмения температура поверхности резко снизилась с +40°C до -170°C, что стало серьёзным испытанием для систем аппарата.

На седьмой день миссии, когда аппарат приближался к лунному полудню — самой горячей части лунного дня с температурами до +121°C — инженеры Firefly запустили запланированные циклы включения и выключения питания, чтобы избежать перегрева аппаратуры.

Наблюдение затмения с Луны происходило одновременно с лунным затмением, видимым с Земли. Это уникальное совпадение позволило ученым получить новые данные о преломлении солнечного света через земную атмосферу и его влиянии на лунную поверхность.

Не менее ценными для исследователей оказались кадры лунного заката. Эти Изображения, сделанные в последний день работы модуля, показывают свечение горизонта, возникающее над поверхностью Луны при заходе солнца. На кадрах также различимы Земля и Венера, видимые над лунным горизонтом.

«Научная команда NASA с нетерпением ждет возможности провести дальнейший анализ этих изображений и в скором времени поделиться результатами своих открытий», — заключили представители миссии после получения данных.

По мере того как учёные продолжают анализировать данные, собранные Blue Ghost, становится очевидным, что первая частная лунная миссия открыла новые горизонты для коммерческих исследований — не только на Луне, но и на других небесных телах. И хотя для тех, кто сегодня смотрит в любительский телескоп, Море Кризисов остаётся тем же тёмным пятном, каким оно было тысячелетиями, для учёных, инженеров и предпринимателей-энтузиастов в этом тусклом участке теперь просматривается свет новой эпохи — масштабного частного освоения космоса.