ルナ25号：47年ぶりに月に向かうロシアの探査機

ルナ25号：47年ぶりに月に向かうロシアの宇宙船
P. ケイティン著 2023年 8月 10日

2023年8月10日、協定世界時23時10分、ロシアのルナ25号宇宙船は、フレガットM上段を備えたソユーズ2.1bロケットの頂部に搭載され、ボストーチヌイ宇宙基地から月へ打ち上げられた。これは、ロシア連邦が作成した地球衛星を探査する最初のミッションです。前の探査機ルナ 24 号は 1976 年にソ連によって打ち上げられました。ロシアにおける月計画の将来全体は、この探査機が月の南極近くに軟着陸できるかどうかにかかっています。

ルナ24号とルナ25号の間の休止期間はそれほど長くないはずです。1990年代以来、月の内部構造を研究するためにロシアでルナ・グローブ・プログラムが開発されてきた。さまざまな時期に、ペネトレータ (高速で月の土壌に 3 つまたは 4 つの点で挿入する必要がある衝撃探査機)、周回機、着陸ステーション、月探査機が含まれ、プログラムは定期的に変更されました。2013年の打ち上げに向けてミッションを準備する予定だった。

アメリカの月偵察軌道船（LRO）に搭載されたロシアの月探査中性子検出器（LEND）が月の土壌に水の存在を示した後、月の極地域の研究に焦点を当てることが決定されました。しかし、一部の研究者は、Luna-Globe プロジェクトが 2011 年の Fobos-Grunt の失敗後に改訂されたという事実に注目しています。これは、Luna-Globe プロジェクトは同じプラットフォームで製造され、同様の設計ソリューションが含まれていると想定されていたためです。

新しいコンセプトは、月の南極近くに着陸し、その場の土壌サンプルを検査する小型着陸船から始まる一連の宇宙船を打ち上げることだった。最近まで、ロスコスモスの指導者と探査機の開発者は、このミッションの主な任務が基本的な軟着陸技術を開発すること、そして何よりも月の南極を探査することであることを躊躇しませんでした。 。2013 年、このミッションはルナ 25 号と名付けられ、ソ連の月計画の継続のように見えました。

以前にソ連の月着陸船や月周回船を製造したNPOラボーチキンが新しい装置の開発者に選ばれ、宇宙研究所が科学的積載を担当することになった。

ルナ 25 号は、ソ連の月計画の成果と比較すると、かなり単純な宇宙船です。燃料なしの質量は 615 キログラムですが、科学機器の質量はわずか 30 キログラムです。ペイロードはデバイスの上部に集中します。それは月の夜にRITEGによって加熱され、9つの科学機器で構成されており、そのタスクは次のとおりです。

月の土壌中の水の質量分率の推定。深さ40センチメートルまでの着陸領域にある極レゴリスの上層の元素組成と同位体組成を決定します。
月面の中性子およびガンマ線の放射線バックグラウンドの測定。
月が地球の磁気圏の尾部を通過する期間だけでなく、穏やかで活動的な太陽の条件下で、周極月の外気圏の組成とそこで起こる物理的プロセスの研究。


科学機器の図。(クレジット: ロスコスモス)
宇宙船の下部には、推進システム、燃料タンク、吸収サポート、通信システムのアンテナの一部、科学機器（土壌サンプルを収集するマニピュレーター、活性中性子分光計、月塵記録装置）が含まれています。

4つのソーラーパネルが搭載機器に電力を供給します。その構造はやや特殊です。赤道付近で運航する着陸船では、太陽光をより取り込みやすくするためにパネルは通常水平に固定されています。しかし、ルナ25号が着陸する地域では太陽が地平線から20度以上に昇っていないため、太陽光パネルは垂直に設置される。

探査機には 8 台のカメラが装備されています。周囲の風景のパノラマ撮影用に 4 台の広角カメラ、マニピュレータの作業領域の撮影とレゴリスの操作管理用に共通の 2 台の狭角ステレオ カメラ、機体に 2 台のカメラが搭載されています。降下および着陸中に月の表面を撮影するための宇宙船推進システムのブラケット。


他の科学機器の図。(クレジット: ロスコスモス)
当初、ルナ25号には外国製の計器が2台搭載される予定だったが、それぞれ別の理由により中止された。宇宙プラズマと月面との相互作用を研究するスウェーデンの装置 LINA-XSAN は、ミッションの重要な機器の 1 つになることが計画されていましたが、度重なる延期のため、2019 年に中国の嫦娥 4 号で飛行しました。 PILOT-D 、ヨーロッパのナビゲーションデモカメラは、2022年のロシアによるウクライナ攻撃のためキャンセルされました。

当初の計画では、ルナ25号は2014年に打ち上げられる予定だったが、さまざまな理由で次々と遅れが生じた。前回の大幅な延期（2021年から2023年）は、テスト中にドップラー速度・距離計（DISD-LR）に不具合が検出されたことが原因でした。軟着陸システムの重要な部分であるこの装置は無視できず、精度が不十分だとミッションに損害を与える可能性があります。DISD-LR の繰り返しのテストとその後の着陸船のソフトウェアの変更により、ほぼ 2 年の遅れが生じました。

最終面の科学機器を図示します。(クレジット: ロスコスモス)
その結果、ルナ25号はルナ24号から47年後の2023年8月に月に向かうことになる。理由は不明だが、ロスコスモスは打ち上げ日を8月7日まで秘密にしていたが、異なる独立機関からの複数の情報漏洩のため意味がなかった。ソース。ボストーチヌイ宇宙基地（およびバイコヌール）はモスクワとは異なるタイムゾーンに位置しているという事実にもかかわらず、ロシアでの公式打ち上げ時刻は伝統的に常にモスクワ時間であると考えられています。ソユーズ2.1号が塔を通過し、フレガット上段に搭載されたルナ25号を月に送り込んだのは、8月11日MSK午前2時10分57秒であった。

ロケットは宇宙船を高度200キロメートルの地球に近い円軌道に打ち上げた。約1時間後、フレガット上段が初めてエンジンを点火し、着陸船を月への軌道に乗せる。2回の燃焼の後、地球から約3,000キロの距離でルナ25号は分離され、独自のエンジンを使用して月への残りの旅をする。

最初の軌道修正は打ち上げから1日半後に計画されており、このとき探査機は地球から約23万キロの距離にあり、ルナ25号の低推力エンジンが20～30秒間作動する。同じエンジンは、地球から34万キロ離れた月の軌道に入る約1日前に、2回目の軌道修正を行う予定だ。月の軌道に到達するまでの全行程には、約 4 日半から 5 日半かかります。ルナ25号の速度を落とし、月面移動軌道に入るために、探査機のメインエンジンが初めて燃焼する。

着陸船は今後3日間、100キロメートルの月周回軌道を周回し、月の周りを36周してデータを収集し、管制官がどの着陸地点を選択するかを決定する。4日目には、MCCの専門家がルナ25号の着陸軌道を形成する。軌道は楕円形で、周縁長は18キロメートル、遠地点は100キロメートルとなる。

探査機はこの軌道でさらに 2 日間過ごし、着陸が始まるまでに 24 周回の軌道を完了します。したがって、愛好家の計算によると、地球衛星への着陸はおよそ8月21日から23日までに予定されています（ロスコスモスはまだ着陸日とスケジュールを確認していません）。

着陸は、垂直速度が毎秒 1.5 ～ 3 メートル、水平速度が毎秒 1 メートル以下、重力鉛直からの縦軸の偏角が 7 度以下で行われなければなりません。計画された着陸精度は 30 × 15 キロメートルの楕円です。

ルナ 25 号には 3 つの着陸地点が選択されています。着陸地点を選択する際には、地形 (15 度以下の傾斜で着陸しても安全です)、着陸船の無線通信の信頼性、日照時間の長さ（これは科学的計画の実施にとって重要です）、水の痕跡の豊富さ、そして十分な地質学的多様性です。

主要な着陸地点は、ボグスラフスキー火口の北、南緯 69.545 度、東経 43.544 度の地域にあります。2 つの保護区は、マンチーニ クレーターの南西 68.773 東経 21.210 度、およびペントランド A クレーターの南東 68.648 度 11.553 度にあります。

ルナ25号のミッションが成功すれば、ロシアは次のステップとして月を遠隔で調査し、月の表面の水氷の分布を地図化するルナ26号周回衛星の打ち上げを計画している。すでにNPO法人ラボーチキンが設計に取り組んでいるという。その後、さらに 2 つのミッションが発生します。

ルナ 27 号着陸船は、月の南極付近でレゴリスとそれに含まれる氷を再び研究しますが、ルナ 25 号よりも多くの機器が搭載されています。そして最終的には、ルナ 28 号が氷とともにレゴリスを地球に届けるはずです。しかし、これらすべてのミッションの運命は、現在ルナ 25 号にかかっています。費用のかかるミッションが失敗すれば、次のミッションへの資金を削減する可能性もあり、そのような状況ではロスコスモスの慎重な行動も理解できる。

(リード画像: 打ち上げ中のボストチヌイ宇宙基地のソユーズ 2.1b。クレジット: Roscosmos)