Проекты лунных автоматических КА 2011-2020 гг.

Карфидов В. «Космонавтика», 2021 г.
1.23. Лунные кубсаты
В 2015 году было принято решение при первом запуске сверхтяжелой РН SLS, который должен был состояться в 2018 году, отправив в облет Луны КК «Orion» (полет EM-1), доставить к Луне 13 малых КА (МКА, кубсаты¹). Из поданных предложений было выбрано 10 проектов США, два - Японии и один проект Италии. Описание японских и итальянского МКА дано в томе 3, часть 3.
1.23.1. «SkyFire»
«SkyFire» («Небесный Огонь») - кубсат формата 6U. Размеры 10х20х30 см, масса 14 кг. МКА имеет панели развертываемых солнечных батарей. Назначение МКА - получение инфракрасных изображений поверхности Луны с высоким разрешением с целью разработки способа экономически эффективного исследования ресурсов планет. После пролета Луны МКА должен выполнить отдельные исследования в интересах марсианской программы, связанные с длительным межпланетным полетом.
Разработчик - компания Lockheed Martin.
¹ Кубсат (англ. CubeSat, от cube satellite - кубический спутник, спутник-кубик) - микроспутник, имеющий форму куба со стороной 10 см (1U). Допускается объединение нескольких кубов в единые конструкции, обозначаемые как 2U, 3U и т.д. Как правило, комплектующие аппаратуры кубсата являются недорогими покупными изделиями. Кубсаты выводятся на орбиту как попутный груз при запусках других КА.

1.23.2. «Lunar Flashlight»
Кубсат «Lunar Flashlight» («Лунная Вспышка») предназначен для поиска водяного льда в затененных лунных кратерах. МКА для торможения при пролете Луны и для выхода на окололунную орбиту будет использовать солнечный парус площадью 80 м² в сочетании с бортовой ДУ. Запас характеристической скорости, обеспечиваемый ДУ, равен 290 м/с. Высота рабочей орбиты МКА - 20 км. Разведка будет осуществляться с использованием четырех импульсных лазеров мощностью 50-75 Вт, освещающих квадратный километр поверхности Луны. Бортовой двухканальный спектрометр ближнего ИК-диапазона будет регистрировать отклик в четырех полосах электромагнитного спектра. Формат МКА - 6U. Разработчик - JPL.

1.23.3. «BioSentinel»
Исследовательский центр имени Эймса разрабатывает кубсат «BioSentinel» («Био-Часовой»). МКА, имеющий размеры 10х20х30 см, будет использовать дрожжевой грибок для изучения воздействия космического излучения на живые организмы в течение длительного времени пребывания в дальнем космосе. «BioSentinel» не будет выходить на окололунную орбиту, а выполнит пролет мимо Луны и выйдет на гелиоцентрическую орбиту.

1.23.4. «Lunar IceCube»
«Lunar IceCube» («Лунный Ледяной Куб») - МКА для изучения распределения запасов льда и летучих соединений на Луне в зависимости от времени суток, широты и возраста реголита. На МКА устанавливается единственный научный прибор - миниатюрный широкополосный инфракрасный спектрометр высокого разрешения BIRCHES (Broadband InfraRed Compact High Resolution Explorer Spectrometer). Размер МКА - 12х24х36 см. «Lunar IceCube» оснащается трехосной системой ориентации, на основе гироскопов. Для коррекции орбиты МКА имеет электроионный двигатель, использующий в качестве рабочего тела йод вместо обычно применяемого ксенона. Разработку МКА ведет Государственный университет Морхеда, штат Кентукки, под контролем Космического центра им. Годдарда. Электроионный двигатель, имеющий тягу 0,14 гс, разрабатывается компанией Busek. По заявлению компании, «Lunar IceCube» способен выйти на рабочую окололунную орбиту непосредственно с орбиты ИСЗ, двигаясь в течение нескольких месяцев по сложной траектории с использованием гравитационных полей Земли и Луны. Даже будучи доставленным в окрестности Луны с помощью КК «Orion», МКА «Lunar IceCube» будет вынужден в течение трех месяцев маневрировать для выхода на рабочую орбиту. Расчетная длительность работы МКА на орбите ИСЛ оценивается в полгода.

1.23.5. «NEA Scout»
«NEA Scout» («Near-Earth Asteroid Scout», «Разведчик Астероидов, Сближающихся с Землей») - кубсат формата 6U (размер 10х20х30 см), разрабатываемый Лабораторией реактивного движения (JPL). Назначение МКА - отработка технологий, которые позволят обнаруживать и отслеживать астероиды размером от 1 до 100 м, представляющие опасность для Земли. На МКА устанавливается монохроматическая камера высокого разрешения, с помощью которой будут определяться физические свойства наблюдаемых астероидов, такие, как скорость вращения, масса, размеры, альбедо и другие. Масса МКА «NEA Scout» 12 кг. Планируется оснастить МКА солнечным парусом площадью 83 м², который развертывается на четырех штангах длиной по 7 м.

1.23.6. «LunaH-Map»
Кубсат «LunaH-Map» («Lunar Polar Hydrogen Mapper» - «Картограф Водорода на Полюсах Луны») предназначен для составления карты распределения водорода в подповерхностных слоях лунного грунта. МКА, оснащенный двумя нейтронными спектрометрами, будет выведен на полярную орбиту с минимальной высотой над южным полюсом Луны 5-12 км. Планируется, что «LunaH-Map» в течение 60 суток выполнит сканирование кратеров, постоянно находящихся в тени, что позволит определить зоны поверхности, где водяной лед залегает на глубинах менее 1 м. Формат МКА - 6U, масса около 13,6 кг. Разработчик МКА - Аризонский университет.

1.23.7. «CuSP»
МКА «CuSP» («CubeSat for Solar Particles» - «кубсат для солнечных частиц») будет изучать магнитные поля и потоки частиц солнечного ветра с гелиоцентрической орбиты. На борту МКА устанавливаются три научных прибора:
- Suprathermal Ion Spectrograph - ионный спектрограф для обнаружения низкоэнергетических частиц;
- Miniaturized Electron and Proton Telescope - прибор для обнаружения высокоэнергетических частиц солнечного ветра;
- Vector Helium Magnetometer - прибор для измерения напряженности и направленности магнитных полей.
Разработчик МКА - SwRI (Southwest Research Institute - Юго-западный исследовательский институт), Сан-Антонио, Техас, США. Первоначально кубсат разрабатывался для работы на орбите ИСЗ, но после объявления NASA о выборе микроспутников в качестве вторичной нагрузки для полета EM-1 было решено провести исследования солнечного ветра в межпланетном пространстве. Формат МКА «CuSP» - 6U.

1.23.8. «Cislunar Explorers» «Cislunar Explorers» («Окололунные исследователи») - комплекс из двух идентичных МКА, разрабатываемый Корнелльским университетом. Комплекс в исходном состоянии имеет формат 6U. После отделения от носителя комплекс с помощью пружинного механизма разделяется на два МКА, имеющих форму заглавной буквы «L».
Основное назначение МКА «Cislunar Explorers» - отработка технологии использование воды в качестве топлива для реактивного движения. Каждый МКА «Cislunar Explorer» несет емкость с водой, которая путем электролиза разлагается на водород и кислород. Энергия для электролитической реакции обеспечивается солнечными элементами, расположенными на поверхности МКА. Разделение газов, полученных при разложении воды, происходит с помощью центробежного ускорения, получаемого закруткой МКА. Накопленные водород и кислород являются топливными компонентами для мини-ЖРД.

1.23.9. «CU-E3»
«CU-E3» - кубсат, разрабатываемый Университетом Колорадо. МКА после пролета Луны должен выйти на гелиоцентрическую орбиту. Основное назначение - отработка технологий радиосвязи на расстояниях свыше 4 млн. км.

1.23.10. «Team Miles» Кубсат «Team Miles» разработан под управлением Space Technology Mission Directorate (STMD) - «Директората NASA по задачам космических технологий». МКА имеет формат 6U. Назначение МКА - отработка методов навигации в межпланетном пространстве.

1.24. Лунные кубсаты-2
1.24.1. Проект «BOLAS»
В 2017 году Центр Годдарда NASA приступил к разработке проекта «BOLAS» (Bi-sat Observations of the Lunar Atmosphere above Swirls - двухспутниковые наблюдения за лунной атмосферой над районами с магнитной аномалией). Идея проекта заключается в доставке на орбиту вокруг Луны двух спутников-кубсатов формата 12U, соединенных тонким тросом длиной 180 км. После выведения спутников на круговую окололунную орбиту высотой около 100 км спутники должны разделиться и разойтись на полную длину троса, при этом один кубсат должен подняться на высоту 189 км, а второй - опуститься до высоты 9 км. Стабилизация спутников должна осуществляться за счет действия центробежной силы на верхний кубсат, и гравитационного притяжения - на нижний. Такая схема должна позволить выполнять измерения лунной атмосферы и фотосъемку поверхности Луны с минимальной высоты, труднодостижимой другими способами.

1.24.2. КА «CAPSTONE»
В сентябре 2019 года NASA выдала компании Advanced Space контракт на разработку микроспутника «CAPSTONE» (Cislunar Autonomous Positioning System Technology Operations and Navigation Experiment - Окололунный эксперимент по отработке операций автономной системы позиционирования и навигации). КА должен быть выведен на около-прямолинейную гало-орбиту с параметрами 1 600 х 70 000 км. Положение плоскости орбиты будет сохраняться постоянным относительно Земли. Эта орбита близка к орбите, выбранной ранее NASA для размещения станции «Gateway».
КА должен быть создан по технологии «кубсат» в формате 12U. В задачи КА входит отработка технологий выведения КА на около-прямолинейную гало-орбиту и автономной системы навигации.
Запуск КА планируется на 2021 год. Для запуска должна быть использована РН Electron с верхней ступенью Photon, разработанная компанией Rocket Lab. Время перелета КА от старта до выхода на гало-орбиту составит около трех месяцев. Расчетный срок активной работы КА - шесть месяцев.

1.26. АМС «Lunar VIPER»
1.26.1. Проект «Resource Prospector»
Проект самоходной АМС «Resource Prospector» для поиска на Луне полезных ископаемых разрабатывался NASA в 2010-е годы. АМС должна была иметь буровую установку для взятия проб грунта с глубины до 1 м, а полученные образцы планировалось исследовать для выявления таких элементов как водород, азот, гелий, метан, аммиак, сульфид водорода, оксид и диоксид углерода, а также воды. Запуск предполагалось произвести в начале 2020-х годов.
В апреле 2018 года NASA приняла решение о прекращении работ по проекту АМС «Resource Prospector» в связи с принятием программы CLPS (Commercial Lunar Payload Services), по которой доставка научных и других грузов на Луну будет выполняться частными компаниями по контрактам с NASA

1.26.2. «Lunar VIPER»
В 2019 году NASA начала разработку АМС «Lunar VIPER¹», предназначенной для поиска водяного льда в районе южного полюса Луны. АМС представляет собой луноход, снабженный буровой установкой и приборами для анализа извлеченного грунта. Размеры лунохода 1,4 х 1,4 х 2,0 м, масса - около 300 кг. Планируемое время активной работы АМС - 100 суток.
При разработке АМС использованы материалы проекта АМС «Resource Prospector» (отменён в 2018). Запуск АМС планировался на 2022 год, но в начале 2020 года был перенесен на 2023 год.
¹ VIPER - Volatiles Investigating Polar Exploration Rover (луноход для исследования летучих веществ в полярном районе).

Карфидов В. «Космонавтика», 2021 г.

8.5. Лунная программа 2012 г.
8.5.1. Первый этап
После неудачного запуска российской АМС «Фобос-Грунт» в конце 2011 года индийское космическое агентство подвергло сомнению целесообразность сотрудничества с Россией в лунном проекте. Главным аргументом явилось понимание вынужденной задержки запуска АМС «Луна-Ресурс 1», т.к. было известно, что она создается на базе АМС «Фобос-Грунт». В то же время ресурс хранения приборов, устанавливаемых на индийском мини-луноходе, ограничен, и Индия не могла отложить его запуск на длительный срок.
Российская программа лунных АМС также была подвергнута пересмотру. Первый этап новой лунной программы содержал планы разработки и запуска трех АМС.
Названия АМС в процессе разработки несколько раз менялись. В октябре 2013 года были даже объявлены номера разрабатываемых станций, продолжающие нумерацию АМС «Луна», которая велась с 1959 года.
8.5.1.1. «Луна-Глоб Посадочный»
АМС «Луна-Глоб Посадочный», бывшая «Луна-Глоб 1», она же «Луна-25», должна была совершить мягкую посадку вблизи одного из полюсов Луны. Основная задача запуска - отработка технологии посадки. Запуск был запланирован на 2017 год, затем перенесен на 2018-2019 год.
АМС «Луна-25» разрабатывалась на базе проекта АМС «Луна-Ресурс 1» 2008 года. Масса АМС около 1 400 кг. Научные приборы было решено не устанавливать, так как все место занимает служебная телеметрическая и вспомогательная аппаратура.
Ракета-носитель - «Союз-2.1А».
8.5.1.2. «Луна-Ресурс Орбитальный»
АМС «Луна-Ресурс Орбитальный» (бывшая «Луна- Глоб 2», она же «Луна-Ресурс 1 ОА», она же «Луна-26») должна была выводиться на орбиту ИСЛ высотой около 100 км.
Основные научные
задачи:
уточнение карты распределения льда;
изучение взаимодействия Луны с солнечным ветром;
изучение частиц сверхвысоких энергий при взаимодействии с поверхностью Луны;
радарное исследование структуры подповерхностных слоев на глубинах в десятки метров.
Масса научной аппаратуры - 160 кг. АМС должна была иметь большой запас топлива для выполнения маневров по формированию орбит, необходимых для возможности изучения желаемых зон поверхности Луны с небольшой высоты.
Запуск АМС планировался сначала на 2016 год, был перенесен на 2018 г., затем на 2020-2021 год.
Ракета-носитель - «Союз-2.1А».
8.5.1.3. «Луна-Ресурс Посадочный»
АМС «Луна-Ресурс Посадочный» (она же «Луна-Ресурс 1 ПА», она же «Луна-27») должна доставить в район южного полюса поверхности Луны большой комплекс научной аппаратуры, в том числе бурильную установку для извлечения грунта с глубины до полутора метров. Расчетный срок работы АМС - 1 год.
Запуск был запланирован на 2017 год, перенесен сначала на 2019, затем на 2021-2022 год.
Ракета-носитель - «Союз-2.1Б».
8.5.2. Второй этап
Второй этап лунной программы должен был осуществляться в период 2021-2023 гг. По состоянию на 2013 год были определены две АМС этого этапа:
- «Луна-Грунт»;
- «Луноход».
8.5.2.1. «Луна-Грунт»
АМС «Луна-Грунт» (она же «Луна-Ресурс 2», она же - «Луна-28») предназначается для доставки лунного грунта из полярного района.
Запуск намечалось произвести в 2021 году, затем срок был изменен на 2025 год. В конце 2016 года работа по проекту АМС «Луна-Грунт» была прекращена, но в дальнейшем возобновлена, с пересмотром схемы полета.
8.5.2.2. «Луноход»
Вторая АМС второго этапа программы рассчитана на доставку тяжелого лунохода с бурильной установкой на поверхность Луны в район Южного полюса. Новое название АМС - «Луна-29».
Предполагалось, что запуск будет осуществлен в 2023 году.
8.6. Эволюция лунной программы
8.6.1. 2018 год
К началу 2018 года естественным образом изменились как характеристики и состав АМС, планируемых для запусков к Луне, так и называемые сроки.
8.6.1.1. «Луна-25»
АМС «Луна-25», она же бывшая «Луна-Глоб», потяжелела до 1 750 кг, при 30 кг полезной нагрузки, и была перенацелена на РН «Союз 2.1Б». Планировалось, что в 2019 году «Луна-25» совершит прямую посадку в районе южного полюса Луны. Основной задачей запуска является отработка технологии автоматической мягкой посадки. Во второй половине 2018 года срок запуска был перенесен на июль 2021 года, затем на октябрь 2021 года.
8.6.1.2. «Луна-26»
Задачи АМС «Луна-26» сохранились практически в том же объеме, как и в проекте 2012 года. Сохранилось также (кроме нюансов написания) наименование - «Луна-Ресурс/1». АМС должна выйти на полярную окололунную орбиту и провести длительные исследования окололунного пространства. Масса АМС - 2 250 кг, в том числе масса научной аппаратуры - 160 кг. Запуск рассчитан на РН «Союз 2.1Б». Срок запуска перенесен на 2022 год.
8.6.1.3. «Луна-27»
АМС «Луна-27», или «Луна-Ресурс/2», должна выйти на окололунную орбиту и затем совершить мягкую посадку на Луну в районе южного полюса. АМС оборудована комплексом научной аппаратуры, в том числе буровой установкой для забора грунта с глубины 2 м. Масса научного оборудования - 130 кг, масса АМС - 2 200 кг. Запуск рассчитан на РН «Союз 2.1Б». Ожидавшийся (по состоянию на начало 2018 года) срок запуска - 2023 год.
8.6.1.4. «Луна-28»
Концепция АМС «Луна-28» («Луна-Грунт») на начало 2018 года не была окончательно сформирована. Рассматривались два варианта - запуск одной РН «Протон» либо два запуска РН «Союз 2.1Б».
В первом случае АМС массой около 3 т выполняет мягкую посадку и забор грунта, после чего взлетная ракета доставляет взятый грунт на Землю, то есть, повторяет полеты АМС Е8-5 («Луна-16», «Луна-20», «Луна-24»), выполненные в начале 1970-х годов.
Во втором варианте выполняется запуск двух АМС массой около 2 т каждая. Первая так же совершает посадку, сбор и загрузку образцов грунта во взлетную ракету, но, в отличие от первого варианта, взлетная ракета выходит на орбиту ИСЛ, где сближается и выполняет стыковку со второй АМС. Образцы грунта перегружаются в возвращаемый аппарат второй АМС, который и доставляет лунный грунт на Землю.
Масса научного оборудования (вместе со взлетной ракетой) - 510 кг.
Ожидалось, что экспедиция «Луна-Грунт» будет реализована не ранее 2025 года.
8.6.2. 2019 год
8.6.2.1. Этап 1. «Луна-25» - «Луна-27»
По состоянию на апрель 2019 года программа запуска АМС к Луне изменилась незначительно. В частности, задачи АМС «Луна-25» - «Луна-27» остались прежними, были скорректированы только сроки запусков.
Запуск АМС «Луна-25» был назначен на октябрь 2021 года. Для посадки АМС были определены две точки в районе южного полюса - основная и резервная, в местах, где предполагается наибольшая вероятность обнаружить водяной лед.
АМС «Луна-26» предназначена для дистанционного изучения Луны, построения карт и цифровой модели рельефа. Кроме того, «Луна-26» должна будет выполнять роль ретранслятора для обеспечения связи с АМС «Луна-27», которую планировалось доставить в один из районов с плохой радиовидимостью.
АМС «Луна-27» должна представлять собой отработанную версию посадочной платформы, которая может стать универсальной для доставки научных грузов на поверхность Луны. Полет будет производиться с использованием системы высокоточной безопасной посадки, которая выполняет лазерное сканирование района посадки для обнаружения препятствий, после чего производится автоматический маневр увода АМС от них. На АМС «Луна-27» будет смонтирована установка для криогенного бурения, которая позволит извлекать грунт с глубины два метра в замороженном состоянии. Образцы добытого грунта будут исследоваться непосредственно на борту АМС.
Запуски АМС 1-го этапа планировалось выполнять с помощью РН «Союз-2.1Б» с разгонным блоком «Фрегат».
8.6.2.2. Этап 2. «Луна-28» - «Луна-29»
Для запуска АМС «Луна-28» и «Луна-29» предполагалось использовать одну из тяжелых РН - «Ангара» или «Союз-5», - в связи с чем ранее выполненные проекты АМС были переработаны. Полеты этих АМС предполагалось выполнить в период 2025-2030 годов.
АМС «Луна-28» («Луна-Грунт») должна доставить на Землю образцы лунного грунта. Посадочная масса АМС около 3 т, в том числе масса взлетной ракеты - до 1 т.
АМС «Луна-29» должна доставить на Луну луноход массой около 1,3 т. Посадочная масса АМС - 4,5 т.
Планируется для АМС 2-го этапа создать масштабируемую посадочную платформу массой 4.5 т, которая сможет доставлять на поверхность Луны полезные грузы массой до 3 т. Запуск такой платформы ориентируется на РН «Ангара-А5В» с водородным разгонным блоком.
8.6.2.3. Этап 2/1. «Луна-26/1» - «Луна-27/1»
Создание РН сверхтяжелого класса дает возможность разработки тяжелых АМС «Луна-26/1» и «Луна-27/1», задачи которых аналогичны задачам АМС «Луна-26» и «Луна-27», но существенно расширены.
АМС «Луна-26/1» предполагается, как картограф и ретранслятор в обеспечение пилотируемых экспедиций на Луну.
АМС «Луна-27/1» должна не только доставить на Луну луноход с научной аппаратурой, но и провести исследования в районе создания предполагаемой лунной базы.
8.6.2.4. Этапы 3 и 4
Исследования Луны в рамках 3-го и 4-го этапов предполагается выполнить в период 2031-2040 г.г. Проводимые научно-исследовательские работы по этим этапам посвящены разработке тяжелых грузовых платформ для снабжения лунной обитаемой базы, многоразовых лунных кораблей типа «Луна - окололунная орбита», а также межорбитальных буксиров на электроракетных двигателях.
8.7. Концепт-проект «Корвет»
В 2014 году Роскосмос совместно с РАН провели конкурс среди предприятий отрасли на разработку концепт-проектов освоения Луны во второй половине 2020-х годов. Победителем был выбран совместный проект «Луна-Орбита» Института космических исследований (ИКИ РАН) и НПО им. С.А. Лавочкина.
Согласно проекту, исследования Луны должны вестись на основе совместного использования трех типов космических аппаратов: пилотируемых кораблей ПТК-Л, беспилотных грузовых транспортных кораблей ГТК-Л, создаваемых на базе ПТК, и многоразовых лунных автоматических кораблей (МЛАК), условно названных «Корвет». ПТК-Л и ГТК-Л образуют лунную станцию на орбите Луны. МЛАК «Корвет» пристыковывается к станции для дозаправки и выполняет автоматическую посадку в заданном районе. Взяв пробы грунта, «Корвет» выполняет взлет и выход на окололунную орбиту, где снова стыкуется со станцией для выгрузки доставленного грунта и дозаправки. Считается, что за одну экспедицию МЛАК сможет выполнить 3-5 посадок на Луну в разных районах поверхности и доставить оттуда на окололунную станцию образцы грунта.
Предполагалось, что такая система сможет стать основным средством российской лунной программы в 2030-2035 годах

Карфидов В. «Космонавтика», 2021 г.

6.1.4.2. АМС «Цюэцяо»
21.05.2018 г., за полгода до планируемого запуска АМС «Чанъэ 4», которая должна была совершить посадку на невидимой стороне Луны, Китай произвел запуск к Луне АМС-ретранслятора «Цюэцяо» («Queqiao»; в переводе с китайского «Сорочий мост»). На этапе разработки АМС имела название «Chang'e 4 Relay» («Чанъэ 4 Рилэй»). Задачей АМС является обеспечение двусторонней связи «Чанъэ 4» и доставленного ей лунохода с наземной станцией управления.
Как и первые китайские лунные АМС, «Цюэцяо» создана на базе связного ИСЗ DFH-3 (CAST100). Кроме ретрансляционного оборудования, на АМС установлены некоторые научные приборы. Энергопитание бортового оборудования обеспечивают две панели солнечных батарей.
Корпус АМС имеет форму прямоугольной призмы со сторонами 1,4 х 1,4 х 0,85 м. Двигательная установка состоит из четырех маршевых ЖРД тягой по 2 кгс и 12 ЖРД ориентации и стабилизации тягой по 0,5 кгс. Все ЖРД работают на однокомпонентном топливе - гидразине. Запас гидразина составляет 100 кг и обеспечивает приращение характеристической скорости более 500 м/с.
Масса АМС «Цюэцяо» - 448 кг. Запуск произведен ракетой-носителем CZ-4C.
АМС обогнула Луну и 14.06.2018 г. вышла на гало-орбиту вокруг точки либрации L2 системы Земля-Луна¹. Радиус орбиты составляет около 13 000 км. Параметры гало-орбиты выбраны таким образом, что место посадки АМС «Чанъэ 4» и почти все невидимая сторона Луны будут в поле зрения «Цюэцяо», и в то же время АМС будет видна с Земли. В связи с неустойчивостью такой гало-орбиты каждые 7 дней должна выполняться коррекция траектории АМС.
¹ Точка L2 находится на расстоянии 65 000 км над невидимой стороной Луны.
В дальнейшем АМС-ретранслятор будет обеспечивать связь с другими АМС, доставленными на невидимую сторону Луны. Расчетный срок работы АМС - не менее пяти лет.
6.1.4.3. АМС «Лунцзян»
В качестве попутной нагрузки совместно с АМС «Цюэцяо» к Луне отправлены две однотипных малых АМС: «Лунцзян-1» и «Лунцзян-2» «(Longjiang» - «Драконья река»), называвшиеся в процессе разработки «DSLWP 1» и «DSLWP 2» (а также «DSLWP A» и «DSLWP B»), соответственно. Задачей этих АМС являются астрономические наблюдения в диапазоне сверхдлинных радиоволн.
АМС имеют трехосную стабилизацию, обеспечиваемую с помощью четырех однокомпонентных ЖРД тягой по 0,02 кгс. Для коррекции траектории и торможения при выходе на окололунную орбиту каждая АМС имеет по четыре ЖРД тягой по 0,5 кгс. Энергопитание обеспечивает неподвижно закрепленная солнечная батарея. АМС «Лунцзян» разработаны Харбинским технологическим институтом.
Масса каждой АМС - 47 кг, размеры около 50 х 50 х 40 см. Расчетная орбита 200 х 9 000 км.
Фактически на окололунную орбиту удалось вывести только АМС «Лунцзян-2». Высота орбиты составила 350 х 13 800 км. АМС «Лунцзян-1» из-за проблем в бортовом оборудовании не смогла выдать тормозной импульс и пролетела мимо Луны.
31.07.2018 года АМС «Лунцзян-2» упала на поверхность Луны внутри кратера Ван Гент в точке с координатами 16,6956 с.ш., 159,517 в.д. Точка падения была определена по снимкам с американской АМС «LRO», на которых в рассчитанном районе был обнаружен новый кратер размером 4х5 м.
6.1.4.4. АМС «Чанъэ 4»
После успешной доставки на Луну АЛС «Юйту» автоматической станцией «Чанъэ 3», руководители китайской космической программы заявили, что Этап II программы «Чанъэ» успешно завершен, и необходимость запуска АМС «Чанъэ 4» для доставки следующего лунохода отпала. Изготовленная АМС «Чанъэ 4» должна будет использоваться для отработки ключевых технологий доставки лунного грунта в интересах Этапа III программы «Чанъэ».
Однако, после неудачной работы лунохода «Юйту» было решено повторить доставку лунохода в конце 2015 - начале 2016 года. Позднее срок сместился на конец 2018 года. На этот раз задача была усложнена: АМС «Чанъэ 4» должна была доставить луноход на невидимую сторону Луны. Местом посадки был выбран кратер Кaрман диаметром 186 км. Центр кратера имеет координаты 44.8° ю.ш., 175.9° в.д.
Конструктивно АМС «Чанъэ 4» и луноход «Юйту-2», доставленный АМС на Луну, аналогичны АМС «Чанъэ 3» и луноходу «Юйту», за исключением внесенных усовершенствований. АМС и луноход имеют в составе оборудования радиоизотопные источники энергии, которые кроме выработки электроэнергии обеспечивают поддержание температурного режима оборудования во время лунной ночи, когда температура падает до минус 190°С.
В состав научного оборудования АМС входят:
- десантная камера LCAM с полем зрения 45x45° и матрицей 1 024x1 024 пикс.;
- топографическая камера TCAM с полем зрения 22,9x16,9° и матрицей 2 352x1 728 пикс.;
- низкочастотный спектрометр LFS;
- детектор нейтронов и дозиметр LND;
- спектрометр линейной передачи энергии LET;
- мини-биосфера - в контейнере объемом 0,8 л находятся семена хлопка, картофеля, рапса и арабидопсиса, а также грунт, воздух, вода и питательный раствор.
Маршевый ЖРД имеет регулируемую тягу в пределах от 153 кг до 765 кг. Стартовая масса АМС 3 780 кг, в т.ч. около 2 500 кг топлива. Высота АМС 2,2 м, с луноходом - 3,4 м. Диаметр окружности, проходящей по центрам опор посадочного шасси - 4,8 м.
Запуск АМС «Чанъэ 4» ракетой-носителем CZ-3B состоялся 07.12.2018 г.
12.12.2018 г. АМС вышла на окололунную орбиту с высотой 100 х 400 км. Вскоре АМС была переведена на круговую орбиту высотой 100 км. 03.01.2019 г. АМС «Чанъэ 4» успешно совершила мягкую посадку в заданном районе. Координаты посадки: 45,45647° ю.ш. 177,58859° в.д. Вскоре после посадки АМС луноход «Юйту-2» съехал по направляющим на лунную поверхность и приступил к выполнению научной программы.
Также 03.01.2019 г. в мини-биосфере был начат эксперимент по проращиванию семян - была подана вода в грунт с семенами. Наблюдение за семенами велось в течение всего лунного дня. 07.01.2019 г. был обнаружен один росток хлопка. В контрольном эксперименте на Земле проросло только одно семя рапса. Предположительно, были использованы некачественные семена.
6.1.4.4.1. Луноход «Юйту-2»
Луноход «Юйту-2» аналогичен своему предшественнику - луноходу «Юйту», который был доставлен на Луну с помощью АМС «Чанъэ-3» в декабре 2013 года. Отличие заключается в конструктивных усовершенствованиях, а также в замене альфа-протонного спектрометра APXS на малый анализатор нейтральных атомов ASAN.
Масса лунохода - 140 кг, длина 1,5 м, ширина 1,0 м, высота 1,1 м (с мачтой и телекамерами).
К середине августа 2019 года «Юйту-2» прошел 271 м. На 04.11.2019 года - конец 11-го лунного дня пребывания на обратной стороне Луны, - луноход прошел почти 319 м, удалившись от АМС «Чанъэ-3» на 218 м. После 23-го лунного дня пребывания на Луне (на 23.10.2020 г.) общий пройденный путь луноходом «Юйту-2» составил 566 м. На 05.06.2022 года пройденный путь составил 1 240 м.

6.1.5. Этап III
На третьем этапе лунной программы создавалась АМС для доставки на Землю образцов лунного грунта. По состоянию на начало 2014 года в рамках третьего этапа планировалось изготовить три АМС:
- «Чанъэ 5 Т1» - для отработки возвращения ВА после облета Луны, срок запуска - 2014 год.
- «Чанъэ 5» - основная АМС для доставки лунного грунта, 2017 год;
- «Чанъэ 6» - резервная АМС для доставки лунного грунта, 2019 год.
6.1.5.1. АМС «CE-5Т1»
Для отработки техники управления КА, возвращающегося на Землю со 2-й космической скоростью был создан КА «Чанъэ 5 Т1» («Чанъэ 5» Технологический №1), состоящий из перелетного блока и возвращаемого аппарата АМС «Чанъэ 5». КА также кратко обозначался как «CE-5T1» - от английского написания «Chang'E 5 Test 1». Неофициально этой АМС было дано наименование «Сяофэй».
Перелетный блок (ПБ) разработан на базе АМС «Чанъэ 2». Размеры блока 2,2 х 1,72 х 2,0 м. К перелетному блоку с двух сторон прикреплены трехсекционные панели солнечных батарей, имеющие размах 18,1 м и суммарную площадь 46,7 м².
АМС оснащена бортовой ДУ тягой 50 кгс и 12 ЖРД системы ориентации.
На верхней грани ПБ закреплен возвращаемый аппарат (ВА), имеющий форму «фары», аналогичную форме СА КК «Шеньчжоу», но меньших размеров (высота 1,25 м, максимальный диаметр 1,26 м). Масса ВА - 330 кг.
Масса ПБ без ВА составляет около 2,2 т, в т.ч. 1,065 т - масса топлива. Полная стартовая масса АМС - около 2,52 т. Запуск АМС «CE-5Т1» производился ракетой-носителем CZ-3C/E.
Запуск АМС «CE-5Т1» был осуществлен 23.10.14 г. АМС облетела Луну на минимальном расстоянии 12 000 км от поверхности и вернулась к Земле. Перед приближением к Земле ВА был отделен, выполнил управляемый спуск в атмосфере с двойным погружением и парашютную посадку в заданном районе Китая. Схема полета показана на рис. 3.128.
АМС «CE-5Т1» после отделения ВА вышла на эллиптическую орбиту высотой 600 х 540 000 км. С помощью двух коррекций траектории АМС была выведена к точке либрации L2 системы Земля-Луна, которой она достигла 27.11.14 г. АМС совершила три витка вокруг точки L2 и 04.01.15 г. была направлена к Луне, где 11.01.15 г. вышла на селеноцентрическую эллиптическую орбиту. Выполнив три коррекции, АМС «CE-5Т1» к 13.01.15 г. вышла на круговую окололунную орбиту высотой около 200 км и с периодом обращения 127 минут.
В период с 3 по 7 марта 2015 года АМС «CE-5Т1» выполнила серию маневров, имитирующую встречу орбитального аппарата «Чанъэ 5» со взлетной ступенью, несущей образцы лунного грунта. На первом этапе АМС была переведена на эллиптическую орбиту 18 x 180 км, а на втором этапе имитировала полет взлетной ступени, начиная с высоты 18 км над Луной. АМС «CE-5Т1» совершала необходимые развороты и маневры, имитируя захват орбитального модуля и полет к точке встречи и стыковки на орбите.

6.1.5.2. Проект АМС «Чанъэ 5» 2007 г.
На ранней стадии проектирования предполагалось создать АМС, аналогичную советским АМС типа Е8-5 («Луна-16» и др.). АМС должна была состоять из посадочного модуля и взлетной ракеты с небольшим возвращаемым аппаратом конической формы.
Ориентировочная проектная масса АМС - 1,3 т.
Макет АМС был показан на одной из выставок в 2007 году (рис. 3.130).
6.1.5.3. АМС «Чанъэ 5»
В 2013 году был опубликован новый проект АМС «Чанъэ 5». АМС состоит из двух комплексов: перелетного и лунного. Каждый из комплексов, в свою очередь, образован двумя блоками: перелетный комплекс (ПК) состоит из служебного модуля (СМ) и возвращаемого аппарата (ВА), лунный комплекс (ЛК) - из посадочной (ПС) и взлетной ступеней (ВС).
Перелетный комплекс соединен с посадочной ступенью лунного комплекса через переходник конической формы, который отбрасывается после разделения комплексов на орбите ИСЛ. Служебный модуль перелетного комплекса имеет форму плоского цилиндра диаметром 3,1 м. На корпусе СМ размещены две раскрываемые панели солнечных батарей. Внутри СМ расположены четыре топливных бака, а по центру установлен маршевый ЖРД тягой около 306 кгс.

Посадочная ступень ЛК «Чанъэ 5» практически идентична посадочной ступени АМС «Чанъэ 3». Корпус имеет форму восьмигранной призмы и оснащен четырехопорным шасси. На двух противоположных гранях закреплены панели солнечных батарей. Топливные компоненты находятся в четырех сферических баках. ЖРД посадочной ступени имеет регулируемую тягу в пределах от 153 до 765 кгс. На верхней поверхности посадочной ступени закреплены взлетная ступень и манипулятор для забора грунта. Масса заправленной ступени составляет 3,8 т, в том числе масса топлива - 2,8 т.
ВС имеет конструкцию, аналогичную посадочной ступени, но меньших размеров. ЖРД взлетной ступени имеет тягу 306 кгс, топливо для него размещено в четырех сферических баках. Старт взлетной ступени выполняется следующим образом: пружинный толкатель подбрасывает ступень вверх, после чего включается ЖРД взлетной ступени. Такая схема выбрана для того, чтобы при включении ЖРД ВС свести к минимуму повреждения посадочной ступени, которая должна продолжать научные наблюдения на поверхности Луны и передачу информации на Землю. Масса взлетной ступени 509 кг.
ВА имеет форму «фары», аналогичную форме СА КК «Шеньчжоу». Высота ВА 1,24 м, наибольший диаметр 1,26 м. Масса около 300 кг. Посадка ВА выполняется на однокупольном парашюте.
В задачи СМ перелетного комплекса входит обеспечение перелета с промежуточной орбиты ИСЗ к Луне и выхода АМС на окололунную орбиту. На окололунной орбите происходит отделение от АМС лунного комплекса, который с помощью ДУ посадочной ступени выполняет мягкую посадку в заданной точке лунной поверхности. На посадочной ступени размещено оборудование для бурения грунта и забора образцов. Извлеченный грунт загружается в контейнер взлетной ступени. После завершения операций по забору грунта взлетная ступень выполняет старт и выход на орбиту ИСЛ, где сближается с перелетным комплексом. Взлетная ступень пристыковывается к ВА, после чего контейнер с грунтом перемещается в возвращаемый аппарат, а взлетная ступень отбрасывается. Вновь включается ДУ служебного модуля, переводя перелетный комплекс на траекторию полета к Земле. Перед входом в атмосферу ВА отделяется от СМ, выполняет управляемый спуск с двойным погружением в атмосферу и посадку на парашюте на территории Китая.
Стартовая масса АМС «Чанъэ 5» составляет около 8,25 т.
Запуск АМС «Чанъэ 5» был осуществлен 23.11.2020 года (24.11.2020 года по пекинскому времени). Для запуска использовалась РН CZ-5B. Задержка на три года от начального плана была вызвана необходимостью доработки РН SZ-5 после аварии 02.07.2017 года. АМС успешно выполнила выход на орбиту ИСЛ, прилунение посадочной ступени, бурение и забор грунта с поверхности, старт взлетной ступени, сближение и стыковку с перелетным комплексом, перегрузку грунта в возвращаемый аппарат. После этого взлетная ступень была отстыкована и включением ДУ сброшена на поверхность Луны, а перелетный комплекс стартовал к Земле.
Возвращаемый аппарат успешно приземлился 16.12.2020 в заданном районе Китая, доставив 1 731 грамм лунного грунта. СМ перелетного комплекса АМС «Чанъэ 5» после пролета около Земли направлен на гало-орбиту около точки либрации L1 системы Солнце Земля.
Ход полета АМС показан в табл. 3.11.

6.1.6. Дальнейшие лунные планы
6.1.6.1. Планы 2016 года
По состоянию на начало 2016 года планы Китая по запуску лунных АМС выглядели следующим образом:
- 2017 г. - «Чанъэ-5», доставка лунного грунта (реализовано в 2020 году);
- 2018 г. - «Чанъэ-4», доставка лунохода на невидимую сторону Луны (реализовано в 2018 году);
- 2020 г. - «Чанъэ-6», доставка лунного грунта (дублер АМС «Чанъэ-5», запуск по необходимости);
- 2023 г. - доставка лунного грунта с невидимой стороны Луны;
- 2025 г. - доставка лунохода в район южного полюса Луны;
- 2027 г. - посадка АМС в районе северного полюса Луны.
Из этой программы вовремя был реализован только полет АМС «Чанъэ-4» с доставкой лунохода «Юйту-2» на обратную сторону Луны. Задержка запуска АМС «Чанъэ-5» для доставки лунного грунта объяснялась проблемами с отработкой тяжелой РН CZ-5.
6.1.6.2. Планы 2019 года
В начале 2019 года заместитель директора Китайской национальной космической администрации CNSA У Яньхуа огласил планы дальнейших исследований Луны, которые выглядели следующим образом:
- конец 2019 г. - «Чанъэ-5», доставка 2 кг лунного грунта из Океана Бурь (выполнено в 2020 году);
- 2023 г. - «Чанъэ-7», доставка лунохода в район южного полюса Луны;
- 2024 г. - «Чанъэ-6», доставка лунного грунта из южной полярной области Луны;
- 2027 г. - «Чанъэ-8», тестирование ключевых технологий для создания лунной базы.
6.1.7. Проект «LunaNet»
Проект был предложен в 2016 году университетом Циньхуа. Цель проекта - создание сети лунных посадочных АМС для изучения свойств лунного грунта и окружения в обширных районах лунной поверхности.
Проект предусматривал создание двух АМС: носителя посадочных зондов и спутника-ретранслятора. Вероятность реализации проекта «LunaNet» не ясна.
6.1.7.1. Носитель посадочных зондов «LunaNet»
АМС должна быть выведена на окололунную полярную орбиту. АМС комплектуется 16 посадочными зондами, которые будут сбрасываться по трассе полета АМС в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (поворот орбиты произойдет за счет вращения Луны при движении вокруг Земли).
Посадочные зонды будут использовать для мягкой посадки надувные амортизаторы, рассчитанные на скорость падения 12-22 м/с. На зондах будет устанавливаться оборудование:
- телекамера;
- датчики температуры;
- регистраторы космического излучения;
- пенетрометр;
- магнитометр;
- другие научные инструменты.
Масса одного посадочного зонда - 28 кг.
6.1.7.2. Ретранслятор «LunaNet»
АМС-ретранслятор должна быть выведена на сильно вытянутую эллиптическую орбиту с перигеем 6 000 км, расположенным над видимой стороной Луны. АМС будет получать информацию от посадочных зондов и орбитальной АМС (носитель посадочных зондов) и ретранслировать ее на Землю.

Карфидов В. «Космонавтика», 2021 г.

8.3. АМС «Chandrayaan-2»
После того, как в 2010 году первый старт РН GSLV MkII закончился аварией, лимиты массы на полезную нагрузку были существенно уменьшены индийской стороной, что, по понятным причинам, было негативно воспринято российскими специалистами.
В свою очередь, Индия, после неудачного запуска российской АМС «Фобос-Грунт», приняла решение о самостоятельной разработке посадочного модуля.
АМС состоит из трех модулей:
- орбитальный модуль «Chandrayaan-2» («Чандраян-2»);
- посадочный модуль «Vikram»¹ («Викрам»);
- луноход «Pragyan»² («Прагьян»).
¹ В честь 100-летия со дня рождения основателя индийской космической программы доктора Викрама Сарабхаи (12.08.2019 г.).
² Мудрость (санскрит).
Орбитальный модуль конструктивно аналогичен АМС «Chandrayaan-1». Размеры корпуса составляют 3,2 х 2,1 м. Энергопитание аппаратуры обеспечивается панелью солнечных батарей мощностью 1 000 Вт. Набор научного оборудования, установленного на орбитальном модуле, включает:
- OHRC - телекамера высокого разрешения;
- TMC-2 - топографические стереокамеры;
- CLASS и XSM - рентгеновские спектрометры;
- ChAСE-2 - масс-спектрометр нейтронов;
- IIRS - инфракрасный спектрометр;
- DFSAR - двухдиапазонный микроволновый радар;
- DFRS - двухчастотный радиозонд.
Расчетное время работы АМС «Chandrayaan-2» на орбите ИСЛ - один год.
Посадочный модуль «Vikram» в форме усеченной четырехгранной пирамиды имеет размеры 2,54 х 2,0 х 1,2 м. Энергопитание обеспечивается солнечными батареями, размещенными на боковых гранях модуля. Мощность, вырабатываемая солнечными батареями - 650 Вт. Модуль имеет двигательную установку, состоящую из пяти маршевых ЖРД тягой по 81,5 кгс, и восьми ЖРД ориентации тягой по 5,1 кгс каждый. Расчетная скорость прилунения - 2 м/с. Запас топлива равен 845 кг.
На модуле «Vikram» были установлены приборы:
- ILSA - сейсмометр;
- ChaSTE - регистратор температур;
- RAMBHA - измеритель плотности приповерхностной плазмы.
Приборы, установленные на луноходе «Pragyan»:
- навигационная стереокамера;
- LIBS - активный индуцирующий спектрометр;
- APXS - рентгеновский альфа-спектрометр.
Размеры лунохода 0,90 х 0,75 х 0,85 м. Максимальная скорость движения 1 см/с, ресурс хода - 500 м. Расчетный срок работы лунохода - один лунный день.
По состоянию на начало 2018 года проектные параметры модулей АМС были следующие:
- размах посадочных опор посадочного модуля 3,6 м;
- полная масса модуля «Vikram» 935 кг;
- масса лунохода 25 кг;
- масса АМС в сборе 3 250 кг.
В течение 2018 года в конструкцию блоков АМС и в состав научных приборов были внесены значительные изменения, в результате параметры АМС составили:
- размах посадочных опор - 4,34 м;
- полная масса посадочного блока «Vikram» - 1 477 кг, в т.ч. масса лунохода 27 кг;
- масса орбитального блока 2 369 кг, в т.ч. 1 697 кг топлива.;
- масса АМС в сборе - 3 850 кг.
Запуск АМС «Chandrayaan-2» состоялся 22.07.2019 года (первоначально планировался на 2016-2017 год) с космодрома, расположенного в космическом центре им. Сатиша Дхавана на острове Шрихарикота в Бенгальском заливе. АМС была выведена на орбиту ИСЗ ракетой-носителем GSLV Mk III M1.
В табл. 3.18 показан процесс последовательного изменения орбиты АМС до высоты орбиты Луны, а также этапы полета по окололунной орбите.
06.09.19 г. начался процесс посадки АМС «Chandrayaan-2», выполняемый в три этапа. Первым этапом является «грубое торможение» - снижение без контроля высоты и профиля поверхности. С высоты 7 км началось «уточняемое» снижение, при котором телекамера, направленная вниз, выполняла съемку поверхности, позволявшую бортовому компьютеру контролировать относительное положение посадочного блока и скорость снижения. На высоте 100 м должно было быть выполнено «зависание» для окончательного выбора точки посадки, в зоне отсутствия крупных камней, наклонов и провалов. Расчетные координаты точки посадки 70,9° ю.ш., 22,7° в.д., между небольшими кратерами Манзин С и Симпелий N.
Спуск проходил в соответствии с программой до высоты 2,1 км, когда система ориентации вошла в нештатный режим работы и связь с модулем прервалась. Предположительно, модуль «Vikram» по неустановленной причине начал вращаться и, упав на поверхность Луны, разбился.

8.4. АМС «Chandrayaan-3»
После неудачной посадки блока «Vikram» АМС «Chandrayaan-2» ISRO запросила у правительства Индии средства на создание АМС «Chandrayaan-3» с задачами, аналогичными АМС «Chandrayaan-2». В отличие от АМС «Chandrayaan-2», в составе «Chandrayaan-3» орбитальный модуль будет отсутствовать. АМС будет состоять из упрощенного перелетного модуля, посадочной ступени и лунохода. Запуск АМС «Chandrayaan-3» планируется произвести в конце 2020 - начале 2021 года.

9.1. Совместный лунный проект
В июле 2019 года было сообщено, что Япония и Индия ведут работы по совместному лунному проекту. Согласно сообщению, Япония предоставит РН H-3 и создаст управляемый луноход. Индия изготовит посадочный блок, который будет разработан, видимо, на основе блока «Vikram», входившего в состав АМС «Chandrayaan-2».

Карфидов В. «Космонавтика», 2021 г.
К Луне после конкурса
Конкурс «Google Lunar X-Prize» был закрыт в январе 2018 года без победителя, так как ни одной команде не удалось осуществить доставку на Луну своего лунного аппарата. Тем не менее, работы по созданию частных средств доставки грузов на Луну продолжались. Некоторым участникам конкурса, добившимся наибольшего продвижения к успеху, были предложены контракты NASA для доставки научных грузов на Луну. Другие, как команда SpaceIL, получили спонсорскую поддержку для продолжения работ. Третьи, не успевшие поучаствовать в конкурсе «Google Lunar X-Prize», планировали создать свой бизнес в разработке лунной техники, рассчитывая на получение выгодных контрактов в будущем.

2.1. Программа «Lunar CATALYST»
В 2013 году NASA объявила программу «Lunar CATALYST» (Lunar CArgo Transportation And Landing bY Soft Touchdown - транспортировка и мягкая посадка грузов на Луну) с целью привлечения частных компаний для разработки средств доставки на Луну научных грузов, передвижения по Луне и проведения на поверхности Луны исследований. NASA подписывает с компаниями соглашение SAA¹. Предполагается, что компании разработают лунные аппараты за свои средства, не получая финансирования от NASA, которая будет оказывать помощь своими специалистами и оборудованием.
¹ SAA - Space Act Agreement, соглашение о сотрудничестве, согласно которому работы исполнителем выполняются за свой счет, без получения средств от заказчика.
Совместно с частными компаниями, разработавшими также своими силами ракеты-носители, разработчики посадочных аппаратов и луноходов обеспечат для NASA возможность проводить исследования лунной поверхности и недр, оплачивая только доставку своих грузов на Луну.
К участию в программе в 2014 году были выбраны три компании:
- Astrobotic Technology;
- Masten Space System;
- Moon Express.
Две из этих компаний, - Astrobotic Technology и Moon Express, - уже участвовали в конкурсе «Google Lunar X-Prize», разрабатывая посадочные аппараты и луноходы.
Компания Astrobotic Technology к 2014 году уже имела в активе разработанный посадочный аппарат «Griffin», способный выполнять посадку на Луну с 260 кг груза. В 2015 году Astrobotic Technology подписала с NASA соглашение, в соответствии с которым компания должна была разработать для посадочного аппарата систему автономной навигации, подтвердив испытаниями работоспособность и точность этой системы. В 2016 году эта работа была завершена, и в конце 2016 года компания Astrobotic Technology объявила о своем выходе из конкурса «Google Lunar X-Prize» и первом коммерческом запуске своего лунного посадочного аппарата, запланированном на 2019 год. В июле 2017 года компания уточнила план первого запуска, сообщив, что на Луну посадочным аппаратом «Peregrine» будет доставлен полезный груз массой 35 кг.
Компания Masten Space System, образованная в 2004 году, не принимала участия в конкурсе «Google Lunar X-Prize», но выиграла в 2009 году два этапа конкурса «Lunar Lander Challenge X-Prize», организованного NASA и фирмой Northrop Grumman. В этом конкурсе соревновались частные компании, разрабатывавшие автоматические летательные аппараты вертикального взлета и вертикальной посадки. По программе «Lunar CATALYST» компания рассчитывала получить заказы NASA на использование посадочных аппаратов «XEUS» и «XL-1» для доставки грузов на Луну.
Компания Moon Express, как и Astrobotic Technology, участвовала в конкурсе «Google Lunar X-Prize».

2.2. Программа CLPS
В 2018 году NASA объявило программу CLPS (Commercial Lunar Payload Services - Коммерческая доставка грузов на Луну), в соответствии с которой для доставки грузов NASA на Луну привлекаются частные компании. В конце ноября 2018 года NASA выбрала 9 компаний, которые будут участвовать в программе. В табл. ниже перечислены выбранные компании и указаны разработанные ими технологии и средства.

Было объявлено, что в дальнейшем NASA может расширить этот список при получении от претендентов соответствующих предложений.
31.05.2019 года NASA объявило о заключении контрактов на доставку научных приборов на Луну с тремя компаниями: Astrobotic Technology, OrbitBeyond и Intuitive Machines.
30.07.2019 года компания OrbitBeyond обратилась к NASA с просьбой отозвать контракт, в соответствии с которым OrbitBeyond должна была доставить в район моря Дождей в сентябре 2020 года 50 кг груза на АМС «Z-01», запущенной РН Falcon 9. Вероятная причина отзыва контракта - экспортные ограничения, осложняющие получение документации и технологий из Индии, так как по требованиям программы CLPS используемые технические средства должны производиться на территории США.
NASA провела дополнительный этап конкурса для выбора компании взамен выбывшей OrbitBeyond, в результате контракт достался компании Masten Space Systems.
NASA рассчитывает, что на первом этапе частные КА будут летать на Луну до двух раз в год, но в 2023-2024 годах количество запусков увеличится до трех-четырех. В табл. ниже приведен график запланированных полетов на Луну частных АМС по программе CLPS по состоянию на октябрь 2020 года.

2.3. Astrobotic Technology Inc.
Компания Astrobotic Technology Inc. с 2015 года сотрудничала с NASA в рамках программы «Lunar CATALYST». В декабре 2016 года компания Astrobotic заявила о своем выходе из конкурса «Google Lunar X-Prize», продолжив работы по созданию лунных посадочных аппаратов и луноходов в рамках подготовки к выполнению коммерческих заказов.
АМС «Peregrine»
В июне 2016 года Astrobotic анонсировала новую конструкцию лунного посадочного аппарата, получившего название «Peregrine» (сапсан). АМС «Peregrine» - посадочный аппарат, способный доставлять на поверхность Луны полезный груз массой от 35 до 265 кг - в зависимости от используемой РН, - является уменьшенным вариантом посадочного модуля «Griffin». Основное отличие заключается в замене посадочного ЖРД комплексом из пяти менее мощных двигателей ISE-100. Тяга каждого двигателя составляет 68 кгс. Запас топлива - 450 кг. Для управления ориентацией используются 12 ЖРД тягой по 4,6 кгс. Высота АМС 1,9 м, поперечный размер 2,5 м. Стартовая масса АМС 1 283 кг. Расчетное время работы на Луне - один лунный день.
К работе над созданием АМС «Рeregrine» была привлечена также компания Airbus Defence and Space.
В ноябре 2018 года компания Astrobotic Technology получила по программе NASA CLPS контракт на доставку на Луну груза массой 35 кг. Было объявлено, что первый запуск АМС «Peregrine» должен состояться в конце 2019 года, но позднее срок был сдвинут сначала на 2020, а затем на 2021 год. Фактически, запуск до конца 2022 года не состоялся.

2.4. Firefly Aerospace
2.4.1. АМС «GENESIS»
В марте 2020 года американская компания Firefly Aerospace подала заявку на участие в конкурсе NASA по доставке коммерческих грузов на Луну. Firefly Aerospace планировала на базе конструкции израильской частной АМС «Beresheet» построить АМС «Genesis». Масса полезного груза должна быть увеличена до 85 кг. Изготовление АМС планировалось поручить израильской компании IAI, но окончательная сборка должна производиться в США. Запуск АМС предполагалось произвести в качестве попутного груза вместе с ИСЗ, выводимым на геопереходную орбиту.
2.4.2. АМС «Blue Ghost»
В начале 2021 года компания Firefly Aerospace получила контракт от NASA на доставку научных приборов на Луну в рамках программы CLPS. Для выполнения контракта компания намерена построить «с нуля» АМС, получившую название «Blue Ghost» («Синий призрак»). Расчетная масса груза, который АМС способна доставить на Луну, составляет 150 кг, однако NASA поставила задачу доставить только 94 кг. В составе научного оборудования должны быть:
- магнитотеллурический эхолот;
- экспериментальный образец радиационно-стойкого компьютера;
- лунный приемник сигнала GPS;
- стереокамеры;
- бур с температурным датчиком;
- лазерный отражатель.
РН для запуска АМС «Blue Ghost» пока не определена. Запуск запланирован на 2023 год. Местом посадки АМС выбрано Море Кризисов.

2.5. Intuitive Machines
Американская компания из Техаса Intuitive Machines была образована в 2013 году. Основной профиль компании - разработка небольших автоматических и дистанционно управляемых летательных аппаратов.
В 2018 году Intuitive Machines подала свое предложение NASA по конкурсу CLPS и в мае 2019 года получила контракт на доставку научных приборов на Луну в июле 2021 года.
В апреле 2020 года срок запуска был перенесен на октябрь 2021 г.
Разработанная компанией АМС «Nova-C» при стартовой массе 1 500 кг должна доставить на Луну в район долины Шретера в Океане Бурь груз массой 100 кг. Высота КА около 3 м, диаметр корпуса - 1 м.

2.6. Ispace
После закрытия конкурса «Google Lunar X-Prize» японская команда «Hakuto» была преобразована в компанию Ispace и продолжила работу над созданием лунных АМС по программе, получившей название «Hakuto-R». Программу «Hakuto-R» поддерживают и спонсируют ряд крупных японских компаний, в том числе Suzuki Motor Corporation, Citizen Watch и Sumitomo Corporation.
В планах компании Ispace создание лунного посадочного аппарата и небольшого лунохода.
На август 2019 года программой предусматривалось осуществить два запуска АМС к Луне:
- 2021 год - запуск с целью отработки технологии мягкой посадки на Луну;
- 2023 год - доставка мини-лунохода на поверхность Луны

2.7. Lockheed Martin
Компания Lockheed Martin предложила создать лунный посадочный аппарат, названный «McCandless Lunar Lander» в честь космонавта США Брюса МакКэндлесса, который в 1984 году впервые в мире совершил свободный полет на орбите с помощью реактивного устройства MMU, без соединения с КК фалом. Конструкция посадочного аппарата будет базироваться на конструкции марсианских АМС «Phoenix» и «InSight», разработанных ранее фирмой Lockheed Martin и успешно выполнивших посадку на Марс. АМС способна доставить на Луну полезный груз массой до 100 кг.

2.8. Masten Space Systems
Компания Masten Space Systems была образована в 2004 году. В 2009 году компания выиграла два этапа конкурса «Lunar Lander Challenge X Prize», организованного NASA and фирмой Northrop Grumman. В этом конкурсе соревновались частные компании, разрабатывавшие автоматические летательные аппараты вертикального взлета и вертикальной посадки. В процессе подготовки и участия в конкурсе Masten Space Systems разработала и испытала несколько экспериментальных аппаратов.
В 2014 году NASA назвала компанию Masten Space Systems в числе трех компаний, выбранных для участия в программе «Lunar CATALYST». Компания Masten рассчитывала получить заказы NASA на использование своих посадочных аппаратов «XEUS» и «XL-1».
«XEUS» (eXperimental Enhanced Upper Stage - экспериментальная модифицированная верхняя ступень) - экспериментальный аппарат вертикального взлета и посадки, спроектированный на базе ступени Centaur. Ступень оснащается четырьмя ЖРД Katana, разработанными компанией Masten. ЖРД Katana работают на тех же криогенных компонентах, что и RL-10, основной ЖРД ступени Centaur, - жидкие кислорд и водород. Тяга каждого ЖРД составляет около 1,6 тс. Компания анонсировала «XEUS» как аппарат для выполнения мягкой посадки на Луну. По заявлению компании, «XEUS» разрабатывался в двух вариантах - одноразовом, способном доставить на Луну 10 т груза (с увеличением в дальнейшем до 14 т), и многоразовом, для доставки на Луну 5 т груза и последующего взлета с выходом на окололунную орбиту для перезаправки. В конце 2018 года работы по проекту «XEUS» были прекращены.
«XL-1» - небольшой лунный посадочный аппарат, разрабатываемый компанией Masten Space Systems в рамках программы «Lunar CATALYST». Аппарат рассчитан на доставку на поверхность Луны полезного груза массой до 100 кг. «XL-1» должен иметь четыре ЖРД Machete разработки компании Masten. Сухая масса посадочного аппарата - 2 400 кг.
В 2018 году NASA назвала компанию Masten в числе 9 компаний, которые приглашались к участию в конкурсе в рамках программы CLPS. Компания Masten, предлагавшая доставить на Луну в 2021 году груз массой 100 кг, не попала в короткий список победителей первого этапа, который закончился в мае 2019 года, но была названа победителем второго этапа конкурса 08.04.2020 года. Компания должна в декабре 2022 года доставить в район южного полюса Луны научный груз NASA массой 80 кг, в том числе мини-луноход массой 14 кг.

2.9. Moon Express Inc.
В 2014 году компания Moon Express (MoonEx) была выбрана NASA для участия в программе «Lunar CATALYST».
В 2018 году NASA в рамках программы CLPS подписала контракт с компанией Moon Express на доставку грузов на Луну.
Moon Express после разработки посадочного модуля «MX-1» приступила к проектированию серии многоцелевых АМС.
«MX-1E» - легкий модуль, предназначенный для доставки 30 кг научного оборудования как в ближний, так и в дальний космос. Может использоваться в качестве посадочного аппарата для доставки груза на Луну. ДУ «MX-1E» состоит из ЖРД «PECO» разработки Moon Express и газовых сопел системы ориентации. Масса заправляемого топлива - керосина и перекиси водорода, - составляет 250 кг. Запас характеристической скорости, обеспечиваемый ДУ, равен 5 800 м/с. Это позволяет АМС, выведенной на низкую околоземную орбиту, с помощью своей ДУ переходить на траекторию полета к Луне и выполнить посадку на Луну.
«MX-2» - двухступенчатый аппарат, образованный из двух базовых модулей «MX-1E». «MX-2» имеет полную заправку массой топлива 500 кг, что обеспечивает запас характеристической скорости 7 400 м/с и позволяет направить посадочный аппарат (вторую ступень) с низкой околоземной орбиты к Венере или к спутникам Марса. Масса полезного груза - 30 кг.
«MX-5» - платформа для доставки на Луну полезного груза массой до 150 кг. На кольцеобразном каркасе закреплено четырехопорное шасси и пять базовых модулей «MX-1E». Полезная нагрузка размещается на верхней плоскости каркаса. Масса топлива - 1 300 кг. Запас характеристической скорости - 6 900-9 800 м/с.
«MX-9» - многоцелевой носитель, позволяющий доставлять целевую нагрузку массой до 500 кг в любые районы Солнечной Системы. Аналогично «MX-5», на кольцевой платформе размещено девять блоков типа «MX-1E». Первоочередным вариантом применения рассматривается получение образцов лунного грунта, который загружается в капсулу десятого блока «MX-1E», размещаемого в центре несущей платформы. Масса заправляемого топлива - 2 350 кг. Запас характеристической скорости равен 6 500-10 900 м/с.

2.10. OrbitBeyond
Компания OrbitBeyond участвовала в конкурсе по программе NASA CLPS1, предусматривавшей получение частными компаниями контрактов от NASA на доставку на Луну научных приборов и устройств. OrbitBeyond в мае 2019 года получила такой контракт вместе с компаниями Astrobotic Technology и Intuitive Mashines. Контракт предусматривал, что компания OrbitBeyond в сентябре 2020 года запустит свой посадочный аппарат «Z-01», доставив на Луну в район Моря Дождей 50 кг груза. Расчетные координаты посадки 29,52° с.ш., 25,68° з.д. Запуск был рассчитан на РН Falcon 9.
АМС «Z-01» представляет собой практически неизмененный посадочный модуль «HHK-1», разработанный индийской командой Team Indus во время участия в конкурсе «Google Lunar X-Prize».
30.07.2019 года компания OrbitBeyond обратилась к NASA с просьбой отозвать контракт. Вероятная причина - экспортные ограничения, осложняющие получение документации и технологий из Индии, так как по требованиям программы CLPS используемые технические средства должны производиться на территории США.

2.11. SpaceIL
2.11.1. АМС «BERESHEET»
В 2015 израильская команда SpaceIL2, одна из участниц конкурса «Google Lunar X-Prize», получила спонсорскую поддержку, в том числе от Израильского космического агентства. Благодаря финансовым вливаниям от спонсоров, SpaceIL продолжила работу по созданию лунного посадочного аппарата даже после закрытия конкурса.
В сентябре 2015 года SpaceIL подписала контракт на запуск КА «Sparrow» во второй половине 2017 года на РН Falcon 9 в качестве попутной нагрузки.
Старт КА «Sparrow» состоялся только в начале 2019 года, в связи с плотным графиком запусков РН Falcon 9, а также из-за аварии РН Falcon 9, произошедшей 01.09.2016 года. АМС по итогам проведенного в Израиле голосования получила название «Beresheet», что в переводе с иврита означает «В начале» (первые слова Книги Бытия).
Полезная нагрузка АМС включала магнитометр, лазерные уголковые отражатели и шесть 8-мегапиксельных камер. Масса АМС 530 кг, в том числе 380 кг топлива. Расчетное время работы АМС на поверхности Луны - 48 часов.
22.02.2019 года РН Falcon 9 вывела АМС «Beresheet» на орбиту ИСЗ высотой 242 х 68 920 км и периодом обращения около 23 часов.
24.02.2019 года была произведена первая коррекция орбиты - поднятие перигея до 623 км.
25.02.2019 года провести вторую коррекцию не удалось из-за неожиданной перезагрузки бортового компьютера.
На 27.02.2019 года АМС «Beresheet» находилась на орбите ИСЗ высотой 668 х 69 021 км и наклонением 27,6 град.
01.03.2019 г. высота апогея была поднята до 131 тыс. км, затем, 07.03.2019 г., до 263 тыс. км, а 19.03.2019 г. - до 407,5тыс. км.
04.04.2019 г., при пролете около Луны АМС «Beresheet» выполнила шестиминутное торможение и вышла на селеноцентрическую орбиту высотой 470 х 10 400 км.
08-09.04.2019 года были выполнены маневры, в результате которых АМС была переведена на окололунную орбиту высотой около 150 x 200 км. 10.04.2019 года орбита была изменена на эллиптическую с высотой периселения 15-17 км.
Попытка посадки АМС на Луну была предпринята 11.04.2019 г. Расчетные координаты точки посадки составляли примерно 33° с.ш., 17,5° в.д. При посадке произошел отказ основной ДУ, АМС «Beresheet» упала на поверхность Луны с высоты около 22 км и разбилась.
По снимкам американской АМС «LRO» были определены точные координаты точки падения АМС «Beresheet»: 32,5956° с.ш., 19,3496° в.д.

2.11.2. АМС «Beresheet-2»
В мае 2019 года Министерство науки Израиля выделило 20 млн. долларов на разработку АМС «Beresheet-2». Как стало известно в конце 2020 года, АМС «Beresheet-2» должна состоять из орбитального блока и двух посадочных аппаратов, которые поочередно совершат мягкую посадку в разных районах Луны.

3.1. Blue Origin
3.1.1. Грузовой лунный корабль «BLUE MOON»
В апреле 2017 года глава компании Blue Origin Джеф Безос заявил, что в планах компании создание автоматической транспортной системы для доставки грузов на поверхность Луны. В создании посадочного лунного КА, получившего название «Blue Moon» («Голубая Луна»), будет применен опыт компании по вертикальным реактивным посадкам.
КА «Blue Moon» рассчитан на запуск ракетой-носителем SLS, но может запускаться также РН New Glenn или Atlas V. КА сможет доставлять на Луну груз массой 3,6 т в базовом варианте и до 6,5 т в варианте с увеличенными баками. Основная ДУ будет использовать кислородно-водородный ЖРД BE-7 с системой глубокого дросселирования. Максимальная тяга ЖРД - около 4,5 тс. Энергопитание аппаратуры КА будет обеспечиваться топливными элементами.
Испытательный запуск грузового КА «Blue Moon» по состоянию на май 2019 года планировался на 2023 год.

3.5. Interorbital System
Компания Interorbital Systems (IOS) участвовала в конкурсе «Google Lunar X-Prize» в составе команды Synergy Moon1. IOS обеспечивала запуск и отправку АМС к Луне с помощью РН «Neptune-1000»2 своей разработки. После завершения конкурса в 2018 году Компания IOS начала самостоятельную разработку посадочного лунного аппарата.
Для обеспечения мягкой посадки на Луну планируется применять способ, впервые реализованный при посадке АМС «Луна-9» в 1966 году - надувные баллоны, внутри которых помещается посадочный аппарат. Посадочная ступень РН снижает скорость до небольшой величины, после чего связка баллонов с АМС отбрасывается от ступени. Когда отскоки от поверхности и качение прекращаются, газ из баллонов выпускается, и панели АМС раскрываются, занимая рабочее положение.
Компания планирует организовать коммерческую доставку грузов на поверхность Луны. Расчетная масса доставляемого груза - 40 кг.
Вместо РН «Neptune-1000» должна применяться разработанная по новому проекту РН N9TS3.

3.14. Spacebit
Британская компания Spacebit сообщила в 2019 году о планах отправки на Луну шагающего мини-робота, получившего имя «Asagumo». Робот имеет четыре ноги, что, по мнению разработчиков, даст роботу преимущества по сравнению с колесными луноходами. Масса мини-робота около 1,3 кг. Электропитание робота будет обеспечиваться солнечными батареями.
Отправка робота на Луну должна быть выполнена в 2021 году на борту посадочной АМС «Peregrine» компании Astrobotic.

3.16. Surrey Satellite Technology
В начале 2020 года британская компания Surrey Satellite Technology Ltd. (SSTL) объявила о начале разработки спутника-ретранслятора «Lunar Pathfinder», ориентированного на будущие лунные миссии. Компания проводит разработку на свои средства, но рассчитывает на контракты с ESA. Как сообщалось, АМС «Lunar Pathfinder» будет готова к запуску в 2022 году.

3.17. Даурия Аэроспейс
3.17.1. ИСЛ для детальной фотосъёмки
В 2015 году группа молодых специалистов, ядром которых стала российская частная компания Даурия Аэроспейс, приступила к разработке мини-АМС, предназначенной для съемки с высоким разрешением районов Луны, в которых производилась высадка американских экспедиций по программе «Apollo», а также советских АМС «Луна» и «Луноход». Организатор проекта Виталий Егоров.
Основные параметры проектируемой АМС:
- масса менее 50 кг;
- размеры 25 х 25 х 48 см;
- трехосная система ориентации;
- высота рабочей окололунной орбиты 10 х 80 км;
- срок активного существования 6 месяцев;
- максимальное разрешение фотосъемки 20 см.
Для финансирования этапа проектирования предполагалось провести сбор средств (краудфандинг) через интернет. По состоянию на конец 2015 года график дальнейших работ по проекту опубликован не был.
В середине 2016 года были опубликованы изменившиеся в ходе проработки параметры АМС. Так, масса АМС в измененном проекте составляет 160 кг, при «сухом» весе менее 100 кг.