23 ноября 2020 года в 21:30 UTC Китай запустил к Луне АМС Chang’e 5. Если все пойдет по плану, 16 или 17 декабря капсула доставит на Землю образцы лунного грунта – впервые с 22 августа 1976 года, когда на Землю вернулся спускаемый аппарат последней советской лунной АМС Луна-24.
Время рассказать о новой миссии еще будет, а пока ограничусь краткой справкой о китайской лунной программе.
Программа разбита на четыре логически увязанных этапа.

1. Выход на орбиту Луны
2. Мягкая посадка на Луну
3. Доставка образцов лунного грунта на Землю
4. Создание постоянной роботизированной лунной базы в районе Южного полюса Луны

Первый этап был успешно реализован запуском двух АМС.
Chang’e 1 была запущена 24 октября 2007 года и вышла на селеноцентрическую орбиту 5 ноября. АМС успешно проработала на орбите до 1 марта 2009 года, после чего была преднамеренно сведена с орбиты и разбилась о лунную поверхность.
Chang’e 2 была запущена 1 октября 2010 года, 6 октября вышла на промежуточную селеноцентрическую полярную орбиту, а 9 октября на рабочую орбиту. После завершения лунной части программы в июне 2011 года станция была направлена в точку Лагранжа L1, а оттуда 15 апреля 2012 – к астероиду (4179) Таутатис, мимо которого прошла 13 декабря 2012 года на минимальном расстоянии 3.2 км.
В целом первый этап программы выглядит достаточно скромно в сравнении с триумфальными достижениями Советского Союза и Америки в период лунной гонки. Но надежность современной электроники, конечно, впечатляет. Китай на этом этапе проекта не только отработал критически важные технологии, но и получил собственную топографическую карту Луны с разрешением 7 метров, что позволило наметить места будущих посадок.

Второй этап также был реализован в основном успешно двумя АМС.
Chang’e 3 была запущена 1 декабря 2013 года в 17:30 UTC. 6 декабря АМС вышла на селеноцентрическую орбиту, а 14 декабря в 13:10 UTC совершила посадку в Море Дождей. Посадочная платформа доставила на поверхность луноход Yutu, он же Нефритовый Заяц, массой 140 кг. Китайские официальные источники давали информацию о ходе полета весьма дозированно. Есть основания полагать, что посадка планировалась в Заливе Радуги неподалеку от места посадки советской АМС Луна-17 с Луноходом-1, но в реальности китайская АМС села примерно на 400 км восточнее. За время активной работы вездеход прошел всего 114 метров и на вторые лунные сутки лишился подвижности, но для первой попытки и это весьма неплохой результат, особенно на фоне недавних неудачных попыток Индии и Израиля совершить мягкую посадку АМС на Луну.
Chang’e 4, судя по скудным открытым данным, конструктивно создана на платформе Chang’e 3 и модифицирована с учетом ее работы. Но поскольку эту АМС планировали посадить на обратной стороне Луны, программа ее полета было сложнее – для обеспечения связи с АМС и луноходом отдельным запуском 20 мая 2018 года на гало-орбиту вокруг точки Лагранжа L2 был выведен спутник-ретранслятор Queqiao (Цюецяо – Сорочий Мост). Сама АМС Chang’e 4 была запущена 7 декабря 2018 года в 18:23 UTC и 3 января 2019 года в 02:26 UTC впервые в истории космонавтики успешно совершила посадку на обратной стороне Луны в обширном бассейне Южный полюс – Эйткен, в районе кратера фон Карман. В этой миссии также были технические проблемы, однако ровер Yutu 2 находится в активном состоянии, успел побить рекорд продолжительности работы, поставленный советским Луноходом-1, и по состоянию на 25 октября 2020 года прошел дистанцию 566 метров.
Примечательно, что в ходе этой миссии Китай впервые начал отходить от практики самоизоляции и принял предложение США о сотрудничестве в изучении Луны. Достигнута договоренность, что спутник-ретранслятор и платформа Chang’e могут быть использованы как релейные станции в будущих американских лунных миссиях.
Есть основания для гордости и за наших специалистов. Радиоактивные термогенераторы (РИТЭГ), которые использованы как источник энергии АМС, разработаны в Российском федеральном ядерном центре ВНИИЭФ и изготовлены специалистами АО “НИИграфит”.
На этом пока все, рассказ о третьем этапе программы ждите позже.

Успешно посадив АМС Chang’e 4 на обратную сторону Луны, Китайское национальное космическое управление (CNSA для краткости) недвусмысленно заявило: время повторения старых советских достижений кончилось. Китай определенно намерен двигаться дальше и достичь качественно новых результатов.
Программа полета АМС Chang’e 5 более сложная, чем у советских лунных зондов, но в случае успеха даст новые научные данные.
Тут дело вот в чем. Практически все образцы лунного грунта, доставленные на Землю шестью экипажами Apollo и тремя советскими АМС, имеют возраст от 3.2 до 3.9 миллиардов лет. Более позднюю историю формирования лунной поверхности приходится восстанавливать косвенными методами. В частности, для определения возраста регионов лунной поверхности используют подсчет ударных кратеров. Больше кратеров – древнее поверхность. Этот метод позволяет уверенно оценить лишь относительный возраст, потому что у нас нет точных данных, как менялась иненсивность астероидной бомбардировки Луны со временем.
Так вот, посадка зонда Chang’e 5 запланирована в районе пика Рюмкера (Mons Rumker). Эта изолированная горная формация в Океане Бурь предположительно сформировалась из щитового вулкана приблизительно 1.3 миллиарда лет назад. Лавовый купол диаметром 70 км возвышается на 1100 м над окружающей равниной. Лавовый купол, формирующий пик Рюмкера – предположительно самый молодой образец морского базальта на лунной поверхности. Вообще говоря, непонятно, каким образом такое небольшое тело, как Луна, смогло сохранить активный вулканизм так долго. Если Chang’e 5 справится с задачей, возможно, у нас будет боьше данных для ответа на этот вопрос.
Отбор образцов лунного грунта из геологически интересных регионов – технически непростая задача. Геологически интересные регионы сплошь и рядом имеют сложный рельеф, делающий посадку АМС небезопасной. Но помимо этого, есть и ограничения, наложенные баллистикой. Если вы посмотрите на лунной карте районы посадок советских АМС Луна-16, 20 и 24, то все они кучно уложены в окрестностях перешейка, отделяющего Море Изобилия от Моря Кризисов. Там же, в трех километрах от Луны-24, упокоилась и Луна-23, которая при посадке завалилась набок. Выбор районов посадок советских АМС проекта Е-8-5, предназначенных для доставки образцов лунного грунта на Землю, был определен тем, что максимально упрощалась навигация при возвращении. При вертикальном старте из этого района взлетная ступень АМС выходила на траекторию полета к Земле с минимальными коррекциями. Взять грунт из произвольного района Луны, как это делали экспедиции Apollo, наши АМС не могли.
Chang’e 5 имеет лучший запас по энергетике и более совершенную систему навигации. Конструктивно станция состоит из четырех блоков: орбитальный модуль с возвращаемой капсулой и двухступенчатый посадочный модуль. После выхода на селеноцентрическую орбиту посадочный модуль отстыкуется от орбитера и совершит посадку на Луну. После посадки АМС совершит отбор образцов лунного грунта – как с поверхности, так и бурением. Конструкторы АМС рассчитывают добуриться до глубины 2 метра и отобрать примерно 2 кг грунта (Луна-24 доставила на Землю образец лунного грунта массой 170 г). Продолжительная работа АМС на лунной поверхности не планируется – забор грунта будет завершен до окончания лунного дня, после чего взлетная ступень выйдет на селеноцентрическую орбиту и автоматически состыкуется с орбитером. После перегрузки образцов лунного грунта в возвращаемую капсулу орбитер направится к Земле. Для снижения тепловых нагрузок капсула будет тормозиться в атмосфере Земли в два этапа, с рикошетом – похожую схему использовали советские АМС серии “Зонд” (по сути дела, беспилотные “Союзы” для облета Луны).
В общем, полет предстоит сложный и очень много чего может пойти не так. Определенно стоит пожелать им удачи.

Инфографика.Тот самый пик Рюмкера. Первый снимок сделан экипажем Apollo 15, второй зондом LRO.

Несмотря на сложный характер программы полета Chang'e 5, пока что все идет по плану.
Станция вышла на селеноцентрическую орбиту в 12:58 UTC 28 ноября после 112-часового полета.
29 ноября в 20:40 UTC посадочный лунный модуль отделился от орбитера.
1 декабря в 15:11 UTC посадочный модуль успешно совершил мягкую посадку. Данных о точных коорбинатах места посадки у меня пока нет.
Пока что все успешно пройденные стадии полета относились к области "мы это уже проходили". Сейчас программа подошла к самому сложному и ответственному этапу. У Китая нет опыта забора лунного грунта и очень многое может пойти не так. Нет и опыта стыковки беспилотных зондов на лунной орбите.
Но я все же субьективно настроен на то, что у них получится.
Ждем результатов!

3 декабря в 15:10 UTC взлетная ступень лунного модуля Chang'e 5 с образцами лунного грунта стартовала с поверхности Луны. Впереди - автоматическое сближение и стыковка с орбитером, перегрузка лунного грунта в возвращаемую капсулу, старт к Земле и возвращение капсулы на Землю.
Стыковка ожидается 5 декабря, возвращение капсулы - примерно 16 декабря.

Как вы уже наверняка знаете, стыковка взлетного модуля с орбитером состоялась успешно. Аппараты состыковались 5 декабря в 21:42 UTC и после перегрузки образцов лунного грунта в орбитер лунный модуль был отстыкован от орбитера 6 декабря в 04:35 UTC. 7 декабря взлетный модуль преднамеренно свели с орбиты и он разбился о поверхность Луны в 23:30 UTC.
13 декабря в 01:51 UTC орбитер стартовал с селеноцентриченской орбиты и перешел на траекторию полета к Земле.
Впереди финальный этап - посадка капсулы с образцами грунта.

Итак, космический этап миссии Chang’e 5 успешно завершен.
16 декабря в 17:33 UTC 300-килограммовая возвращаемая капсула с лунным грунтом выполнила рикошет в атмосфере над Персидским заливом и в 17:59 UTC после повторного входа в атмосферу мягко приземлилась в заданном районе – в степях Сыцвыван Внутренней Монголии. Сложная схема посадки с рикошетом была выбрана для снижения тепловых нагрузок на капсулу при входе в атмосферу со скоростью, близкой ко второй космической. Строго говоря, определенный опыт у Китая в этом плане был – посадку с рикошетом успешно опробовали еще 31 октября 2014 года в ходе опытного полета Chang’e 5 T1. Эта АМС, запущенная 23 октября 2014 года, на селеноцентрическую орбиту не выходила – энергетика связки РН и АМС такое не позволяла – а совершила облет Луны с возвращением на Землю. Тем не менее этап возвращения на Землю со второй космической скоростью технически сложен и допускает очень узкий коридор ошибок. Китай можно поздравить с успехом – они отлично справились с задачей. Причем с первой попытки. Вы хоть примерно представляете, сколько неудачных попыток доставить на Землю лунный грунт предпринял в свое время Советский Союз?
Лунный грунт на Земле, теперь предстоит его изучение, которое займет годы. А пока краткие субьективные выводы.
1. Китай вырос из штанишек прилежных учеников и определенно метит в мировые лидеры. По совокупности достижений в исследовании Солнечной системы с помощью АМС Штаты им еще догонять очень долго, но если они сфокусируются на том, что у них начало неплохо получаться, разговор будет идти на равных. В космонавтике, видите ли, как в спорте. Тебя, конечно, уважают за золотые медали, добытые на юниорском чемпионате двадцать лет назад, но по большому счету важно лишь то, что ты умеешь на данный момент. Ну а касательно нынешней скрепной России – может быть, патриотам все же попробовать меньше орать о наследии Королёва, а Роскосмосу начать что-то делать здесь и сейчас?
Техника со времен Королёва и Бабакина несомненно шагнула вперед в плане надежности. Ну и идти по набитой лыжне все же проще.
Но давайте честно признаем: это не просто повторение. Китай выполнил задачу на качественно новом уровне. Похоже, не грех проглотить державную гордость и у Китая учится. Умному человеку учиться никогда не зазорно. Стыдно паразитировать на наследии Королёва.
Думаю, и Штатам теперь свой взгляд на Китай свысока придется пересмотреть. Но это им решать.
2. Как и Советский Союз в свое время, Китай весьма трепетно относится к огласке возможных неудач. Информацию о ходе полета обновляли весьма дозированно, но в кои-то веки отошли от советской практики “вот когда сделаем – тогда расскажем”. Может быть, это особенности восточного менталитета - “собака лает, караван идет” и “знающий делает молча”. Людям старшего поколения, чья сознательная жизнь сформировалась в Советском Союзе, такая позиция по душе. Особенно на фоне увлекательных сказок Роскосмоса о базе на Луне в 2015 году. Я тоже из того поколения, но мне всегда по душе был другой подход. Мне не нравится, когда мне говорят “космонавтика – дело государственное” и “мы сами решим, что тебе можно знать”. Я предпочитаю, когда люди откровенно рассказывают не только об успехах, но и о неудачах. Вот на что Николай Каманин был лютый сталинист, но секретность советской космической программы считал идиотизмом. Потому что в отличие от нынешних патриотов регулярно с этим идиотизмом имел дело.
Ну, определенные подвижки в этом плане есть. Не у нас. У Китая. Старт РН в прямой трансляции таки показали, посадку на Луну показали. Я был почти уверен, что прямой трансляции пуска РН с АМС не будет. Ошибся.
3. Китай всегда был самобытным – державная ментальность та еще. Мы – цивилизация, а вокруг варвары. Ничего не напоминает?
Тем не менее и до них доходит, что планета не сильно большая и есть куча вещей, которые проще делать вместе. Вот специалистов ESA привлекли к траекторному контролю АМС. Думаю, теперь у европейцев при дележе образцов грунта будут преференции.
А сотрудничать в изучении грунта придется. Китай в плане науки в последние годы мощно двинул, но все же они понимают, что зарубежные варвары кое-что умеют делать лучше. Когда доходит до прагматических интересов, идеология как-то побоку.
А до наших имперцев дойдет, интересно, что планета не сильно большая и жить отдельно от остального человечества не самая умная идея?
4. Что харакерно, наши самобытные коспирологи не закатили по этому поводу истерику “это все фейк”. Вполне ожидаемо. У этой публики понос мысли начинается на ключевые раздражители NASA, Apollo, Илон Маск. Причины такой избирательной реакции организма – это к ветеринару. Мне во всей этой эпопее лишь одно было подозрительно: что и вправду ровно два килограмма грунта взяли, в точности как планировали? Бурением добыли 0.5 кг, остальной материал добрали, начерпав с поверхности. Похоже на правду. Все остальное – без сомнений правда. Мы живем во время, когда фальсификации на таком уровне не прокатывают. Вы хоть имеете представление о технических возможностях современной любительской астрономии? Сколько времени ушло у любителей, чтобы обнаружить на орбите сверхсекретный мини-шаттл X-37B и определить его орбитальные параметры? Меньше месяца. Радиолюбители, если что, и телеметрию умеют снимать. Когда АМС Chang’e 3 промахнулась на 400 км при посадке, радиолюбители быстро обнаружили эту ошибку. Китайские официальные лица спорить не стали. Смысла не было.
Это я к тому, если кто еще не понял, что в в конце шестидесятых любители такого еще не умели, но у государственных контор такие технологии были. Так что не надо тут сказку про тупых советских радиоинженеров, которые якобы приняли голливудский фейк за реальную трансляцию с Луны.

Триумфальное путешествие на Луну и обратно позади, добыча взята и благополучно доставлена по назначению. Теперь начинается второй этап – изучение образцов грунта и приятная процедура его дележа с международным научным сообществом.
Как я уже упоминал, забор грунта по моим оценкам был самой непредсказуемой частью программы. Все технические осложнения в принципе можно предусмотреть, но механические свойства грунта непредсказуемы. Можно начать бурение и через десять сантиметров упереться в твердую скальную породу. Человек-геолог в такой ситуации отойдет на метр в сторону и сделает вторую попытку. Ровер в принципе тоже может сделать вторую попытку, если опасную ситуацию удастся распознать вовремя и бур не заклинит в скважине намертво. У стационарной автоматической платформы такой возможности в принципе нет.
Теперь, когда все позади, Китай позволил себе откровенный рассказ о том, что вышло на самом деле.
Напомню: планировали забуриться на 2 метра и получить 0.5 кг лунного грунта из скважины. И еще 1.5 кг кг собрать черпаками с поверхности. Забуриться на запланированные проектом 2 метра глубины не получилось – радар обнаружил плотные подстилающие породы. Рисковать не стали, чтобы не потерять весь образец, ограничились глубиной бурения 1 метр. На Землю доставили 1.731 кг лунного грунта. Если считать, что 1.5 кг – это образцы с поверхности, то масса керна – 0.23 кг вместо ожидаемых 0.5 кг. Арифметика сходится.
Ну и по поводу дележа грунта с международной общественностью. Теперь это уже не мои личные догадки – Ву Янхуа (Wu Yanhua), официальный представитель CNSA на официальной пресс-конференции заявил: китайское правительство готово поделиться образцами лунного грунта со всеми единомышленниками из зарубежных научных организаций (в оригинале – like-minded, группа людей, объединенных общими взглядами или интересами). Такая трактовка допускает гибкую реакцию по обстоятельствам. ESA, принимавшее участие в программе, определенно попадет в список таких партнеров. Думаю, у России с учетом ее большого вклада в китайскую космическую программу тоже хорошие шансы. На вопрос, получит ли NASA образцы лунного грунта, Ву Янхуа напомнил о существовании акта Конгресса от 2011 года, который запрещает американским космическим организациям сотрудничество с Китаем. В то же время сей высокопоставленный чиновник не упустил возможность продекламировать интерес Китая к равноправному дружественному партнерству с американскими организациями и грубокое уважение к международным правовым актам, регулирующим активность в космосе. И это тоже примечательно. Китай определенно заинтересован в репутации вменяемого партнера. По поводу тёрок с американской администрацией можно бы и позлорадствовать – а вот нефиг было строить Китай на тему прав человека – но простите, невзирая на нынешние невеселые взаимоотношения между Россией и Америкой, у России и Америки одна и та же проблема. Мы очень любим учить других жить по правильным понятиям и почему-то обижаемся, когда вместо благодарности за мудрый совет нас посылают на… в общем, не на Луну за грунтом.

Мне вот только сегодня пришло в голову сверить координаты места посадки Change'e 5 и пика Рюмкера.
Координаты места посадки: 43°03’27”N, 51°54’58”W
Координаты пика Рюмкера: 40°48'N, 58°06'W.
Промахнулись примерно на 130 км на ENE. И похоже, взяли обычный морской реголит, а не геологически молодые образцы, как планировали.
Так что CNSA у NASA еще учиться, учиться и учиться. NASA марсианские роверы сажает с ходу с отклонением в километры.