Luna 24

Luna 24 fue una sonda robótica del programa Luna de la Unión Soviética. La última de la serie de naves espaciales Luna, la misión de la sonda Luna 24 fue la tercera misión soviética en devolver muestras de suelo lunar desde la Luna (las dos primeras misiones de devolución de muestras fueron Luna 16 y Luna 20). La sonda aterrizó en Mare Crisium (Mar de las Crisis). La misión devolvió 170,1 g (6,00 oz) de muestras lunares a la Tierra el 22 de agosto de 1976.

Nave espacial

Luna 24 se basó en el cuerpo de la nave espacial Ye-8-5, que consta de dos etapas adjuntas, una etapa de ascenso montada sobre una etapa de descenso. El módulo de aterrizaje medía 3,96 metros de altura y tenía una masa aterrizada sin combustible de 1880 kg. Con una carga completa de combustible, su masa de lanzamiento estaba entre 5600 y 5750 kg.

La etapa de descenso era la misma que la etapa inferior Ye-8 para los rovers Lunokhod, un cuerpo cilíndrico con cuatro patas de aterrizaje sobresalientes, tanques de combustible, un altímetro de radar de aterrizaje y un complejo de motor de descenso dual. El cohete de descenso principal, el KTDU-417, era un motor de empuje regulable de 1920 kg que se utilizaba para correcciones a mitad de camino, inserción en órbita, frenado para el descenso a la superficie y para reducir la velocidad de la nave hasta que alcanzaba un punto límite determinado por el ordenador de a bordo basado en la altitud y la velocidad. Después del corte, se utilizó un banco de jets vernier de menor empuje (210 y 350 kg) para el aterrizaje final. La etapa de descenso también actuó como plataforma de lanzamiento para la etapa de ascenso. La etapa de descenso de la nave espacial estaba equipada con una cámara de televisión, monitores de radiación y temperatura, equipo de telecomunicaciones y un brazo extensible de 90 cm con una plataforma de perforación para la recolección de una muestra de suelo lunar. Las comunicaciones se realizaron a través de una antena cónica al final de un boom a 768 y 922 MHz (enlace descendente) y 115 MHz (enlace ascendente).

La etapa de ascenso era un cilindro más pequeño con una parte superior esférica que reemplazó al rover Lunokhod y la carcasa del autobús Ye-8. Llevaba un contenedor de muestra de suelo cilíndrico herméticamente sellado dentro de una cápsula esférica de reentrada, montado en un cohete KRD-61 de 1920 kg de empuje. La masa total de la etapa de ascenso fue de 520 kg, de los cuales 245 kg correspondieron al ácido nítrico y al propulsor UDMH. Tenía 2 metros de altura. La cabina de retorno de la muestra tenía 50 cm de diámetro y una masa de 39 kg. El KRD-61 solo pudo disparar una vez, durante 53 segundos, para ponerlo en una trayectoria de regreso libre a la Tierra. El impulso específico del motor fue de 313 segundos, podría impartir una velocidad de 2600-2700 m/s a la embarcación de regreso.

Misión

Luna 24 fue el tercer intento de recuperar una muestra del inexplorado Mare Crisium, la ubicación de un gran mascón lunar (después de Luna 23 y un lanzamiento fallido en octubre 1975). Después de una corrección de trayectoria el 11 de agosto de 1976, Luna 24 entró en órbita lunar tres días después. Los parámetros orbitales iniciales eran de 115 por 115 km (71 por 71 mi) con una inclinación de 120°. Después de más cambios en su órbita, Luna 24 se posó de forma segura en la superficie lunar a las 06:36 UTC del 18 de agosto de 1976 a 12°45' Latitud norte y 62°12' Longitud este, no lejos de donde había aterrizado Luna 23. La ubicación exacta de aterrizaje (12.7145° N, 62.2097° E) fue determinada por las cámaras orbitales de la sonda Lunar Reconnaissance Orbiter en 2012.

Bajo el mando del control de tierra, el módulo de aterrizaje desplegó su brazo de muestreo y empujó su cabezal de perforación unos dos metros hacia el suelo cercano. La muestra se guardó de forma segura en la pequeña cápsula de retorno y, después de casi un día en la Luna, Luna 24 despegó con éxito a las 05:25 UTC del 19 de agosto de 1976. Después de un viaje de regreso sin incidentes, Luna 24'La cápsula entró en la atmósfera de la Tierra y se lanzó en paracaídas de manera segura para aterrizar a las 05:55 UTC del 22 de agosto de 1976, a unos 200 km (120 mi) al sureste de Surgut, en el oeste de Siberia. El estudio de los 170,1 g (6,00 oz) de suelo recuperado indicó una estructura de tipo laminado, como si se depositara en depósitos sucesivos. La Unión Soviética intercambió un gramo de la muestra de la misión por una muestra lunar de la NASA en diciembre de 1976. Luna 24 fue la última nave espacial lunar lanzada por la Unión Soviética. También fue la última nave espacial en realizar un aterrizaje suave en la Luna hasta el aterrizaje del Chang'e 3 de China el 14 de diciembre de 2013, 37 años después. Durante más de 44 años, también fue la última misión de retorno de muestras lunares hasta el Chang'e 5 de China en diciembre de 2020.

Detección de agua en muestras devueltas

En febrero de 1978, los científicos soviéticos M. Akhmanova, B. Dement'ev y M. Markov del Instituto Vernadsky de Geoquímica y Química Analítica publicaron un artículo en el que afirmaban haber detectado agua de forma bastante definitiva. Su estudio mostró que las muestras devueltas a la Tierra por la sonda contenían alrededor de un 0,1 % de agua en masa, como se ve en la espectroscopia de absorción infrarroja (a una longitud de onda de unos 3 µm), a un nivel de detección unas 10 veces superior al umbral.