Космолед и солнечные зайчики

Шестиклассник из Кабардино-Балкарии Даниэль Болиев завоевал бронзу на Международной выставке IEYI-2021 за разработку «Оптического метода поиска кристаллического льда на космических объектах безатмосферного типа». Школьник предложил нетривиальный способ найти воду на Луне — с помощью солнечных зайчиков.

Многолетний труд

Даниэль учится в детской академии творчества «Солнечный город» в Нальчике. Здесь же со своим научным руководителем Мартином Масаевым и при поддержке других преподавателей писал проект и создавал модель лунохода, который вместе с буром, холодильными капсулами и нейтронным датчиком и является ядром идеи. Суть проекта в том, что космический аппарат будут отправлять на орбиту Луны сканировать поверхность, ловить отраженный предполагаемым льдом солнечный зайчик и посылать сигнал луноходу. Тот, в свою очередь, будет опускаться на поверхность, с помощью датчика нейтронов определять, действительно ли это лед, добывать его и в специальном модуле отправлять на Землю для исследований.

Для проекта Даниэля важно было именно то, что благодаря определенной реакции нейтронного потока лед можно найти даже под слоем грунта. Собственно, там он и находится на Луне — в кратерах, оставшихся от столкновения с поверхностью астероидов и комет. Слой грунта работает как теплоизоляция, объясняет школьник.

Научный руководитель Даниэля, Мартин Масаев, вспоминает, что проект вырос из отвлеченного вопроса о солнечных зайчиках. Однажды подопечный поинтересовался, можно ли поймать их на Луне. Оказалось, да.

— Мы стали рассуждать и постепенно придумали, как солнечный зайчик может пригодиться, какую практическую задачу можно решить, используя его. Так пришла мысль искать с его помощью воду, — делится Масаев.

В жидком состоянии на Луне она существовать не может: на спутнике нет атмосферы, поэтому на нем и ищут лед. То, что он там есть в принципе, советские ученые доказали еще в 1976 году, когда с полярных областей Луны впервые доставили грунт, содержащий воду. Ответ на закономерный вопрос, зачем ее вообще там искать, прост: чтобы строить станции.

— Нам нужно оснащать лунные базы, двигаться вперед. С Луны и телескопы видят лучше и дальше, и на Марс с нее отправиться ближе, — рассуждает Даниэль.

На лунной базе нужна вода, а доставлять ее с Земли хлопотно и дорого. Отправить на орбиту планеты килограмм груза с помощью носителя «Протон» стоит примерно 2,8 тыс. долларов. Естественно, доставка на Луну обойдется еще дороже. Дешевле найти воду на месте и выяснить, пригодна ли она для использования.

— "Луна-16″, которая доставила на Землю 200 граммов лунного грунта, весила почти шесть тонн. Аппарат спустился, взял образец, какая-то часть в виде стартового стола осталась там, а небольшая часть вышла на орбиту и по той же траектории отправилась к Земле, — рассказывает Масаев. — В итоге на Земле оказалась маленькая капсула весом 30 килограммов с небольшой пробой грунта.

Предполагается, что луноход Даниэля Болиева как усовершенствованная версия существующего будет «многоразовым». То есть, доставив его на Луну, можно будет получать и отправлять пробы столько раз, сколько будет необходимо.

Даниэль готовил проект три года. Только после долгих разработок, расчетов и планирования: мальчик ведет дневник исследований, где фиксирует все идеи и способы их реализации, он оказался на престижном международном конкурсе.

— Проектом я занимался давно, представлял его на выставке, все было записано на видео: и презентация, и то, что я рассказывал и показывал, и то, как работает модель лунохода. Говорить надо было на английском, перевести речь и вообще проект мне помогала моя учительница Мадина Пшихачева, — объясняет Даниэль.

Запись и отправили на конкурс в числе прочих материалов. Полуфинал и финал проходили заочно — организаторам хватило предоставленных конкурсантами материалов, чтобы оценить работы и определить победителей. Мартин Масаев говорит, что воспитанники «Солнечного города» создавали еще один проект для получения воды прямо на Луне. Идея в прокаливании реголита — поверхностного слоя сыпучего лунного грунта. Пропуская через него водород, можно выделить воду из содержащегося в нем кислорода.

— Этот способ дороже, чем наш, но все равно дешевле, чем возить воду с Земли, — утверждает Масаев.

Космонавтом не будет

Даниэль говорит, что бросать работу над проектом в ближайшее время не будет. Мальчик планирует совершенствовать изобретение. Сейчас модель лунохода собрана в масштабе 1:100 из деталей от наборов «Robotis» и того, что было под рукой. Так, площадки из оргстекла вырезали на лазерном станке, бур и шасси моделировали и распечатывали на 3d-принтере. Программированная плата написана на языке С++ в среде разработки Arduino ID, есть и устройство терраметрирования, имитирующее датчик нейтронов.

— Все это находится в обратной связи с буром и манипулятором. Сервоприводы, которые приводят в движение шасси, независимые. Если встречается какое-то препятствие и колесам надо крутиться в обратную сторону, они будут крутиться в обратную сторону. Надо сделать так, чтобы капсулы хотя бы были, — смеется Даниэль. — Они на модели пока схематично, а должны быть, опять же, в обратной связи с манипулятором и буром. Одна должна становиться на место другой по мере заполнения. Надо, чтобы при тестировании модуль с капсулой запускался и не падал или взрывался, а, например, выпускал парашют для смягчения приземления.

Даниэль признается: конечно, на международном конкурсе надеялся на оценку повыше. При этом мальчик рад и бронзе, ведь на таких мероприятиях получаешь опыт и учишься на ошибках. С проектом лунохода Болиев участвовал и в других конкурсах — «Созвездие» и «Космос». Последний прошел на площадке Роскосмоса уже после IEYI-2021.

— У нас были защиты по секциям, лекции, обсуждения, онлайн-экскурсии. А еще нам дали возможность поговорить с космонавтом. Я у него спросил, был ли он на Кавказе, — смеется мальчик.

Для совершенствования проекта Даниэль углубляет знания по астрофизике, математике, программированию, английскому языку. Юный изобретатель скромно называет изучение наук хобби.

— О поступлении в конкретный университет пока не задумывался, есть еще пять лет подумать, — говорит Даниэль. — Но поступать точно хочу в России.

И хотя вуз Болиев еще не выбирал, он точно знает, что хочет заниматься наукой и изучением космоса. Космонавтом, говорит мальчик, становиться не будет, чтобы не отвлекаться на физическую подготовку и прочие технические моменты.