В сентябре 2011 года NASA запускает к Луне миссию, которая способна перевернуть наши представления о ближайшем космическом соседе. Два небольших аппарата, работающих в паре, займутся тем, что раньше казалось почти невозможным: составят гравитационную карту спутника с точностью, в тысячу раз превышающей всё, что у нас было до сих пор. Но зачем тратить 375 миллионов долларов на столь детальное сканирование безжизненного, казалось бы, каменного шара? Ответ кроется не только в чистой науке, но и в весьма практических интересах.

Двойной зонд для одной Луны

Проект получил название GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) и по своей архитектуре напоминает уже проверенную земную миссию GRACE, которая с 2002 года картографирует гравитационное поле нашей планеты. Там по орбите движутся два идентичных спутника, постоянно обменивающиеся микроволновыми сигналами. Измеряя мельчайшие изменения расстояния между ними — буквально с микронной точностью, — учёные отслеживают, как гравитация Земли слегка ускоряет или замедляет один из аппаратов, когда тот пролетает над участками с чуть большей или меньшей плотностью. Для этого спутники оснащены GPS-приёмниками, звёздными датчиками, акселерометрами и даже уголковыми отражателями для лазерной дальнометрии с Земли. Пролетая над одной и той же точкой планеты примерно раз в месяц, они позволяют наблюдать естественное перемещение масс — например, сезонные сдвиги воды или медленные тектонические процессы.

Лунная версия работает по тому же принципу, только вместо GPS ориентация идёт по звёздам и радиосвязи между самими аппаратами. GRAIL — это тоже пара близнецов, которые после нескольких недель перелёта и манёвров выйдут на полярную орбиту вокруг Луны и начнут трёхмесячный сеанс непрерывных измерений. Их задача — не просто уточнить карту, а заглянуть под поверхность, куда не достать ни буром, ни сейсмометром.

От коры до ядра: что ищет NASA

Официально заявленные цели миссии распадаются на два направления. Первое — фундаментальное: разрешить загадки внутренней структуры Луны, которые копились десятилетиями. Почему, например, видимая сторона спутника так разительно отличается от обратной? Какова толщина коры в разных регионах? Из чего состоит мантия и, главное, ядро — ведь есть серьёзные подозрения, что по составу оно совсем не похоже на земное. Гравитационные аномалии, зафиксированные GRAIL, позволят построить трёхмерную модель распределения плотностей, а значит — и вещества, скрытого на глубине в сотни километров.

Второе направление звучит куда приземлённее: оценка потенциальных запасов полезных ископаемых. Луна, как выясняется, может быть не только полигоном для научных экспериментов, но и кладовой ресурсов, которые в будущем пригодятся и для космической экспансии, и, возможно, для нужд Земли. Тепловые датчики, рентгеновские приборы и другое оборудование на борту помогут составить карту химических элементов в коре, выявить зоны, богатые редкоземельными металлами, титаном или гелием-3 — изотопом, который многие считают перспективным топливом для термоядерной энергетики.

Отбор из двадцати претендентов

Путь GRAIL к стартовой площадке не был быстрым. Изначально NASA рассматривало два десятка различных концепций лунных аппаратов, но в итоге остановилось именно на парном гравитационном зонде. Причина — в уникальном сочетании относительной простоты и колоссальной отдачи. Вместо того чтобы сажать ровер в одну точку или бурить скважину, два спутника охватят всю поверхность разом, причём с орбиты, где им не страшны ни лунная пыль, ни перепады температур.

Инженеры проекта отводят на весь полёт и выход на рабочую орбиту несколько недель. Затем — три месяца чистых измерений. Полученные данные будут не просто «лучше», а на три порядка точнее существующих лунных карт. Если раньше мы видели гравитационное поле Луны как размытое пятно, то GRAIL обещает показать его с резкостью, достаточной, чтобы различить подземные пустоты, лавовые трубки или массивные металлические включения — если таковые там есть. Это стало особенно актуально после того, как удар зонда NASA поднял со дна лунного кратера 1,5 кг натрия, указав на сложный химический состав недр.

Тень Аристотеля и тирания гравитации

Эпиграф, вынесенный в заголовок исходной заметки, — слова Аристотеля о тиранах, вышедших из демагогов, — на первый взгляд кажется неуместным. Но если вдуматься, он задаёт неожиданный угол: тирания привычных представлений. Мы десятилетиями считали Луну мёртвым телом, простым спутником, чья история закончилась миллиарды лет назад. GRAIL может свергнуть эту тиранию, показав, что внутри Луна куда сложнее и динамичнее, чем казалось. И, возможно, именно там, под слоем реголита, скрыты ключи не только к прошлому Солнечной системы, но и к будущему человечества за пределами Земли.