Индийский космический аппарат для исследования Луны «Чандраян-2» (Chandrayaan-2), стартовавший летом 2019 года, несмотря на неудачу при посадке зонда с луноходом, продолжает работу. Он передал первые результаты детального трёхмерного картирования поверхности Луны, а также радарные и оптические снимки приполярных кратеров, возможно, содержащих лёд вблизи поверхности.
Программа Chandrayaan — проект Индийского центра космических исследований (ISRO). Она включает запуск нескольких спутников Луны и разворачивание зондов на её поверхности. Первый индийский лунный спутник в её рамках, Chandrayaan-1, запущенный в 2008 году, занимался исследованием геологического строения поверхности, а также поиском воды на Луне при помощи радарной съёмки. Орбитальная станция Chandrayaan-2 была запущенf в июле 2019 года. Предполагалось, что при этом будет выполнена мягкая посадка лунного модуля с луноходом, однако эту часть программы выполнить не удалось, и посадочный модуль «Викрам» (Vikram) 7 сентября разбился при посадке. Орбитальный модуль продолжил исследование Луны на околополярной орбите на высоте около 100 км. Часть его приборов (радар и камеры) превосходит по разрешению ранее используемые на лунных орбитальных аппаратах научные инструменты.
Одним из значимых научных результатов первого спутника Chandrayaan-1 было обнаружение залежей водяного льда в кратерах вблизи лунных полюсов. На борту индийского спутника был установлен небольшой радар mini-SAR NASA с синтетической апертурой. Эти результаты также подтверждались по данным масс-спектрометра M3 (Moon Mineralogy Mapper). Предполагается, что вода (разумеется, в виде льда) поднимается достаточно близко к поверхности, особенно в лунных полярных областях, поэтому её можно обнаружить при помощи радаров. Радарная съёмка использует длины электромагнитных волн в районе сантиметров и десятков сантиметров, соответственно сопоставимы возможности проникновения под видимую поверхность (на глубины порядка метров). Этот метод используется и при поиске воды на Земле в засушливых районах при помощи спутникового или авиационного радарного зондирования.
В этот раз перед следующим аппаратом программы стояла задача более подробного картирования поверхности, включая внутренние части кратеров. Радарный инструмент DFSAR — двухчастотный радар с синтетической апертурой, он использует две полосы сантиметрового излучения (полосы L и S), которые, как оказалось, можно использовать с разной эффективностью в зависимости от участка в кратере. Комбинируя различные доступны режимы «просвечивания» поверхности, оказалось возможным исследовать лунную кору на большей глубине с лучшим разрешением. В конечном итоге по этим данным предполагается определить объём водяного льда в лунных полярных кратерах. Эта работа только на начальной стадии, и текущие оценки дают значение около 600 миллиардов килограммов.
Кроме радарных и спектрометрических инструментов, Chandrayaan-2 оборудован камерой, работающей в оптическом диапазоне OHRC (Orbiter High Resolution Camera), разрешение которой составляет до 0,25 метра на пиксель. С её помощью фотографируют булыжники размером порядка метра, разбросанные вокруг свежих лунных кратеров. Такое разрешение инструмента позволяет изучать распределение обломков породы по размерам и расстоянию до места удара метеорита, тем самым подробно исследовать процессы соударения и образования кратеров. До этого наиболее детальная камера лунного спутника, установленная на LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) NASA, обладала разрешением до 0,5 метра. Кроме того, OHRC имеет возможность делать снимки в условиях очень низкой освещённости. Это позволяет фотографировать внутренние части кратера, в которые не попадает солнечный свет. Источником освещения в данном случае является свет, отражённый от верхнего края стенок кратера. В дальнейшем это позволит получить изображение кратеров в полярных областях, куда солнечный свет не проникает вообще. Эти структуры особенно интересны потому, что вблизи полюсов сосредоточена основная масса льда (такая же ситуация с водой на Марсе, которая в основном сосредоточена в виде льда в его полярных шапках).
Наконец, в дополнение к оптическим и радарным камерам, спутник использует свой основной инструмент трёхмерного картирования поверхности, то есть создания модели DEM (Digital Elevation Model) — TMP2, или Terrain Mapping Camera. Трёхмерные изображения создаются методом стереозрения: в процессе облёта участок фотографируется тремя камерами с разных углов, так же, как это делает спутник LRO.
Ожидается, что спутник «Чандраян-2» пробудет на орбите Луны около 7 лет (планировался номинальный срок его службы 1 год). Он в целом продолжает исследования своего предшественника, имея сходный набор научных инструментов. Целью является как трёхмерное картирование поверхности спутника (радарная и оптическая съёмка), так и исследование геологии, в частности, удалённое определение состава лунных пород при помощи масс-спектрографа на борту. Как LRO, так и Chandrayaan вращаются по орбите вокруг лунных полюсов, что отражает повышенный интерес к этим областям как предположительному местонахождению замёрзшей воды на Луне. Из-за неудачи в этот раз со спускаемым аппаратом продолжением программы ISRO должен стать следующий спутник, Chandrayaan-3, который планируется запустить в 2021 году, и с которым также планируется спустить на лунную поверхность посадочный зонд и небольшой луноход.
