Лунные зонды США
Космический аппарат Lunar Prospector был создан для глобальной съемки элементного состава поверхности Луны, исследования ее гравитационного поля и внутреннего строения, магнитного поля и выделения летучих веществ. Решение о создании это аппарата было принято 28 февраля 1995 года по результатам конкурса на проект автоматического космического аппарата в рамках программы Discovery. Разработкой зонда руководил Научно-исследовательский центр им. Эймса (Ames Research Center), а изготовлен он был компанией Lockheed Martin Missiles & Space. Одним из основных событий, повлекших за собой решение о создании Lunar Prospector, стали результаты работы на орбите Луны космического аппарата Clementine, согласно которым в околополярных кратерах Луны предполагалось наличие водяного льда, образующего находящееся под слоем реголита 'озеро' площадью 95 км2 и глубиной до 15 м.
Основой конструкции КА являлась трехгранная призма, к которой крепилась внешняя цилиндрическая оболочка диаметром 1,40 м и длиной 1,25 м. От цилиндра в направлениях, перпендикулярных оси, отходили три штанги научной аппаратуры длиной по 2.4 м. Станция стабилизировалась вращением вокруг продольной оси. Система энергопитания включала смонтированные на цилиндрической оболочке солнечные элементы и никель-водородные аккумуляторные батареи. На корпусе КА были установлены шесть ЖРД ориентации и маневрирования. Научное оборудование КА включало пять приборов: магнитометр MAG, электронный рефлектометр ER, нейтронный спектрометр NS (именно на него возлагался ответ на вопрос о наличии льда на Луне), гамма-спектрометр GRS для определения состава лунной поверхности и альфа-спектрометр APS для поиска газов, выделяющихся на лунной поверхности. Вся эта аппаратура была вынесена на штанги для изоляции от корпуса. Масса заправленного КА вместе с разгонным блоком составляла около 295 кг. Вес станции на орбите Луны - 158 кг. Помимо научного оборудования станция доставила на Луну контейнер с одной унцией (около 28 г) праха американского астронома-планетолога Юджина Шумейкера (Eugene Shoemaker).
Lunar Prospector был запущен 7 января 1998 года из Космопорта Флорида (Spaceport Florida) на мысе Канаверал с помощью РН Athena II. Через 5,5 мин после старта головной блок в составе доводочной ступени ОАМ, разгонного блока TLI и станции отделился от 3-й ступени РН, после чего доводочная ступень обеспечила выведение головного блока на опорную орбиту высотой около 200 км. После того, как станция совершила 2/3 витка по орбите, был включен твердотопливный двигатель разгонного блока, который перевел станцию на трассу полета к Луне. 7 и 8 января были проведены две коррекции траектории полета станции.
11 января 1998 года аппарат перешел на начальную орбиту искусственного спутника Луны с высотой апоцентра около 8500 км и периодом 11.8 ч. 12 и 13 января в результате двух маневров по коррекции орбиты была сформирована близкая к круговой первая рабочая орбита с параметрами: переселений - 92 км, апоселений - 153 км, наклонение - 90.1њ, период - 120 мин. 15 января станция перешла на вторую, более оптимальную круговую рабочую орбиту. Параметры новой орбиты составили: переселений - 99 км, апоселений - 100 км, наклонение - 90њ, период - 118 мин.
После завершения основной миссии в январе 1999 года аппарат использовали по дополнительной программе почти до полной выработки топлива на борту. При этом высоту орбиты КА постепенно понижали почти до 10 км. Данные, полученные с малых высот, послужили для уточнения карты гравитационного и магнитного полей Луны, а также оценки наличия льда на планете.
Для получения доказательства (или опровержения) наличия льда на лунных полюсах, было решено свести КА в выбранное заранее место. Местом падения было выбрано дно кратера с условным Моусон (Mawson) размером 50 на 60 км и глубиной 2.5 км, который находится на южном полюсе Луны. Подготовка к сведению КА с орбиты началась с первой коррекции орбиты 26 июля 1999 года, а 30 июля которой последовала вторая коррекция, в результате которой апоселений был увеличен до 234 км. Подъем апоселения был необходим для того, чтобы станция подходила к поверхности под крутым углом (6.3њ), так как при этом повышалась вероятность того, что КА упадет в кратер, а не врежется в его вал.
31 июля 1999 года в 09:52 станция Lunar Prospector упала на поверхность Луны со скоростью около 1,69 км/с, в районе Южного полюса. в точке с координатами 87њ7' ю.ш. и 42њ1' в.д. К моменту падения КА сделал более 6800 витков по орбите Луны. Однако ни в один из наземных телескопов не удалось наблюдать видимого облака осколков или пыли от падения аппарата. Таким образом, вопрос о том, есть ли лед на Луне, так и остался неразрешенным.
* * *
Основными итогами работы станции на орбите вокруг Луны стали создание точной гравитационной лунной карты (при этом подтверждено наличие областей с высокой концентрацией железа), составление глобальной карты магнитных лунных полей с разрешением 3њ, проведение первой глобальная спектрометрической съемки в гамма-лучах, составление карты распределения по поверхности Луны титана, железа, алюминия, калия, кальция, кремния, магния, кислорода, урана, редкоземельных элементов и фосфора.