月探査機 ルナ25号

久々の宇宙開発ネタで～す。 （それ以前にブログ更新が久々ですね…） (^^ゞ

　なんと、ロシアが47年ぶりとなる月探査機ルナ25号を打上げたというビックリニュースが飛び込んできたので分かる範囲でまとめてみました。

↑ 2023年8月11日にボストチヌイ宇宙基地からリフトオフするソユーズ2.1bロケット（Credit Roscosmos）

　そもそもロシアの月探査は1976年のルナ24号がラストミッションだったはずですが、47年を経てルナ25号が月に向かうとは想像すらしていませんでした～。（関連ブログ→月の石）


↑ ルナ24号のバックアップ機（完全な形で現存している唯一のルナランダー）

ルナ25号についてはロシア科学アカデミー宇宙研究所のHPに説明があったので要約してみました。
↓ 組み立て工場で最終検査を受けるルナ25号（Credit Roscosmos）

〈プロジェクトの内容〉
・Luna-25は月の南極、月の外気圏の領域の表面の上層を研究し、着陸と土壌分析技術をテストするために、自動惑星間着陸ステーションを立ち上げるプロジェクトである。

〈プロジェクト目的〉
・月へのフライトを提供する
・南周極地域(UPL)の選択された海域における月面への軟着陸
・月面での作業技術の開発と月の夜の宇宙船の生存により、搭載機器と科学機器の複合体の1年間の運用
・レゴリスの組成と構造の科学的研究を実施し、遠隔法と接触法によるUPLの月の外気圏の研究
〈主な科学的課題〉
・月の極性物質中の水と揮発性化合物の探索、極性レゴリスの表面と上層の元素と同位体組成の研究
・太陽風とレゴリスの上層との相互作用、表面近くの月面近くの外気圏のプラズマおよびダスト成分の研究
〈科学技術課題〉
・将来の月面プロジェクトの宇宙船の高速かつ安全な着陸システムをテストするための表面不均一性のマップの構築
・レゴリスの物理的および機械的性質の研究

〈ミッション〉
　21世紀には、月の極地が研究にとって最も興味深いものになりました。ソビエトとアメリカの宇宙計画の一部として作成された、無人と有人の1950年代と1970年代の最初の着陸船は、赤道近くと温帯緯度で月を着陸させて探検しました。しかし、20-21世紀の変わり目に行われた月の遠隔研究によって示されるように、月極近くの条件は以前に研究された地域の条件とは大きく異なります。主な違いは、極性レゴリス(土壌の最上層)には揮発性化合物が多く含まれており、その主なものは水であるということです。

　ロシアの中性子望遠鏡LEND(IKI RASで作成され、アメリカのオービター月偵察オービターに設置された)を含む21世紀の初めに得られたデータは、極レゴリスには水から複雑な分子で終わる宇宙起源の揮発性化合物がたくさんあることを示しました。これらの化合物は彗星を月にもたらしました。月の極は、何億年もの間極レゴリスの冷たい罠の中に、地球の衛星にこれまでに落ちたすべての宇宙揮発性物質の霜の層が蓄積して持続している天然の冷蔵庫と比較することができます。太陽系の発展の初期の痕跡を保存することができるのはここにあるので、これは研究にとって非常に興味深い場所です。

　さらに、極地は居住可能なものを含む恒久的な月面基地の創設に関心を持ち始めています。レゴリスに凍った水が存在すると、将来の宇宙飛行士は地球からこの貴重な資源を届ける必要性から解放されます。また、酸素の製造、そして長期的には水素燃料の製造にも必要になります。しかし、月の状態は人間にとって危険な場合があります。将来の宇宙飛行士は、大気の欠如と低重力だけでなく、宇宙放射線や月の塵によっても脅かされており、その特性は地球の塵の特性とは著しく異なります。

　したがって、Luna-25ミッションは、地球の自然衛星の起源と進化の問題の開発に関連する科学的タスクだけでなく、将来の月探査の可能性に関連するより実用的なタスクを設定します-天然資源(および主に水)の分布の研究、レゴリスの構造と組成の研究、塵と微小隕石の状態、放射線条件など。

　Luna-25は一連のソビエト自動惑星間ステーションLunaを継続し(1976年にLuna-24宇宙船は約170グラムの月の土を地球に届けることに成功しました)、ロシアの月面計画を開きます。Luna-25ミッションの後には、Luna-26オービターとLuna-27着陸機が続き、その後、レゴリスサンプルを周極地域から地球に届け、衛星に本格的な科学ステーションの展開を開始する予定です。

ふ～む、ふむ、なかなか壮大なミッションですね。Luna-25は南極地域への着陸システムの構築とマップ作成を行い、2027年に打上げる月軌道周回機Luna-26では月面地形図の作成と2028年に打上げる着陸機Luna-27とのデータ通信ステーションとしての機能を確立、2030年に打上げるLuna-28で極地域のサンプルリターンを行って有人月面基地への展開を開始する…という計画のようです。

↓　ミッション概要には着陸の技術的内容についても詳しく載っていました。

〈ステーション、フライトおよび着陸の技術的特徴〉

↑ ルナ25号の着陸降下装置（Credit Roscosmos）
宇宙船重量: ~1605 kg
KPA 重量: ~30 kg
　降下プローブの着陸は、最後のソビエト着陸任務のシナリオに従って行われます、すなわち、装置は月の周りの低極軌道で移動し、それから減速と垂直降下を行います。1976年に最後に行われたソビエト自動ステーションの着陸とは異なり、宇宙飛行学の歴史の中で初めてルナ-25は70°近くの月の極地に送られます。比較のために:ノリリスクは地球の北半球の同様の緯度に位置し、ロシアの南極基地ノボラザレフスカヤは南半球にあります。

　着陸エリアはいくつかの条件に従って選択されました。まず第一に、着陸機は着陸段階でアクティブな操縦システムを持っていないので、それらは十分に大きくなければなりませんでした(楕円30x15 km)。楕円内の表面の傾きは15°を超えることはできず、表面は十分に滑らかでなければなりません。極緯度では太陽は地平線より上に低いので、地平線は太陽と地球を長期間隠すべきではありません。月の日の日照時間(月)の長さは少なくとも40%であるべきであり、地球からの電波可視性の間隔は50%以上であるべきではありません。

　照明、無線通信、および救済に関するこれらの工学的要件を満たすすべての候補領域の中から、表面の上層の水の質量分率の推定値が最大である3つが選択されました。
　着陸目標地点はボグスラフスキークレーターの北にある南緯69.545度、東経43.544度です。予備目標地点はマンジニクレーターの南西（68,773 S、21,210 E）とペントランドAクレーターの南（68,648 S、11,553 E）です。月面上の探査機の活動寿命は少なくとも1地球年です。

↑ 緑点が主目標地点、白点と赤点が予備目標地点（Credit Roscosmos）

Luna-25の着陸予定日は 8月21日ですが、現在、南極着陸を目指して飛行している探査機がもう1機あります。それはインドの月探査機チャンドラヤーン3号です。7月14日にリフトオフしたチャンドラヤーン3号は8月23日21時17分（日本時間）に南極地域（南緯69.367621°　東経32.348126°）への着陸を試みます。

　チャンドラヤーン2号は月面降下中に通信が途絶えて失敗しましたが3号が成功すれば米、露、中に続いて4カ国目の月面着陸成功となります。さらに南極地域への着陸はどの国も成し遂げていないので世界初となるわけですが、チャンドラヤーン3号の2日前の8月21日に着陸を計画しているLuna-25は南極地域の一番乗りを目指してスケジューリングしているように感じるのですが…考えすぎでしょうか。

　ランダーが南極地域に着陸することは技術的にもかなり難易度が高いと思われますのでどちらの探査機にもリスクはあります。月面南極一番乗りを果たすのはルナ25号かチャンドラヤーン3号か、はたまたどちらも涙をのむ結果となるのか、この一番乗りレースをしずかに見守ることにしましょう。