Обращаясь вокруг Земли на расстоянии всего 363-405 тысяч километров от нее (большая полуось – 384 тысячи километров), Луна занимает умы людей с древних времен. Человек изучает Луну на протяжении сотен лет, сначала при помощи телескопов, затем при помощи автоматических зондов, и, наконец, лично – на Луну высадилось 12 астронавтов. Но тем не менее Луна сохраняет многие свои секреты.

Миссия GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory, Гравитационный возврат и лаборатория внутреннего строения) включает два зонда, которые проходят последнюю подготовку перед отправкой к Луне для детального изучения ее гравитационного поля.

«Попытки выяснить, как образовалась Луна, как она эволюционировала – одна из задач, которые мы хотим решить при помощи миссии GRAIL, – говорит Мария Зубер, руководитель проекта из Массачусетского технологического института. – Но кроме этого мы хотим понять, до какой степени Луна представляет общую схему формирования планет земной группы».

«GRAIL – миссия, нацеленная на изучение внутреннего строения Луны, от ядра до поверхности», – добавляет Зубер.

Два зонда миссии образуют формацию. Это новый тип миссий, в котором несколько аппаратов летают очень близко (на расстояниях до километров или даже сотен метров). Это позволяет, во-первых, заменить крупный аппарат несколькими малыми, что сильно снижает стоимость разработки и вывода в космос, а также увеличивает надежность системы (вышедший из строя аппарат можно заменить, тогда как сбой системы крупного аппарата зачастую означает его потерю). Во-вторых, это позволяет проводить исследования, недоступные одиночным аппаратам. В случае миссии GRAIL наличие двух инструментов в различных точках пространства позволит измерить вариации гравитационного поля Луны. Ученые также надеются разобраться в термальной истории Луны и общей схеме развития твердых планет Солнечной системы.

Зонды GRAIL должны отправиться в космос со стартовой площадки 17В космодрома на мысе Канаверал 8 сентября. Подготовка к запуску осуществляется в Космическом центре имени Кеннеди.

«Наша команда особенно рада любой миссии, которая не заканчивается на орбите Земли, и полет к Луне подстегивает нас и публику», – говорит Тим Данн, руководитель запуска из Центра имени Кеннеди.

Оба космических аппарата, GRAIL-A и GRAIL-B, полетят в космос бок о бок на борту ракеты-носителя Дельта 2. Наряду с Союзом, эта ракета-носитель считается чрезвычайно надежной.

«У NASA ошеломляющие успехи с семейством ракет-носителей Дельта, – говорит Данн. – Посмотрите на Дельта 2, текущую модификацию ракеты. У нее было 48 запусков, и все удачные».

Предыдущая лунная миссия NASA, LRO-LCROSS, весила около 3300 килограмм и была размером с небольшой фургон. Для ее запуска в 2009 году потребовалась тяжелая ракета-носитель Атлас 5. Сравните это с миссией GRAIL. Оба зонда весят около 800 килограмм. Каждый из них имеет размер стиральной машины. В этом заключается одно из преимуществ распределенных космических систем.

Но за все надо платить.

«В какой бы ситуации вам не пришлось бы делать два аппарата вместо одного, это увеличивает объем работы», – говорит Брюс Рейд, один из сотрудников стартовой команды. – Оба аппарата должны пройти через тестирование на способность функционирования в космосе. А в день запуска должны работать две команды специалистов, для каждого аппарата. Они должны включить каждый аппарат, провести тестирование работы всех систем, а затем установить их для запуска на ракете-носителе».

После вывода на околоземную орбиту, зонды по очереди будут отделены от ракеты-носителя. Обычно производится одно разделение, но в данном случае их требуется два, и оба должны быть удачными для функционирования всей миссии.

«Так что нам точно придется подождать с празднованием до того момента, когда оба аппарата будут на пути перелета к луне», – говорит Рейд.

Перелет зондов до Луны займет три с половиной месяца, это позволит инженерам миссии проконтролировать перелет и принять меры по корректировке орбиты в случае возникновения ошибок. 8 сентября открывается 42-дневное окно, в течение которого можно запускать зонды, но момент прибытия к Луне фиксирован. Первый зонд достигнет Луны прямо перед новым годом, а второй последует его примеру в самом начале следующего года.

Одним из самых сложных и важных моментов перелета является торможение при переходе на орбиту около Луны, которое будет продолжаться 38 минут. Это не позволяет использовать импульсное приближение для расчета маневра, а также требует длительного и очень точного поддержания ориентации аппарата, которая будет возмущаться включенными двигателями. В результате маневра скорость аппаратов будет уменьшена почти на 800 км/ч. После перехода на орбиту около Луны аппараты в течение нескольких недель будут понижать ее высоту, приближаясь к нашему спутнику. Затем будет проведена серия маневров по создания формации, в которой зонды проработают все трехмесячное расчетное время миссии.

В течение 82 дней после создания формации Луна совершит три оборота под своими новыми спутниками, которые будут в это время измерять ее гравитационное поле.

«Ведущий аппарат будет ускоряться, отдаляться от второго в результате действия гравитации, – поясняет Зубер. – Затем то же произойдет со вторым аппаратом, и он нагонит первый. Так что мы сможем измерять изменяющееся расстояние между двумя точками».

«Я буду проходить семнадцатый комплекс около 3:30 утра, по пути к командному пункту, –говорит Данн. – В это время, посмотрев на восток, я увижу ракету, купающуюся в лучах прожекторов. Это очень эмоциональный момент для пусковой команды».