Поверхность луны была подробно исследована американскими пилотируемыми

Содержание

История исследования Луны автоматическими аппаратами — часть 1


От запуска первого спутника Земли до начала исследования Луны космическими аппаратами прошёл срок меньше полутора лет. И в этом нет ничего удивительного так как Луна является ближайшим к Земле объектом и весьма необычным для Солнечной системы объектом: соотношение масс Земля/Луна превосходит все остальные спутники планет и составляет 81/1 – ближайший таким показателем является всего лишь 4226/1 у связки Сатурн/Титан.
За счёт того что вулканическая активность на Луне быстро сошла на нет (из-за её относительно малой массы) её поверхность является очень древней и оценивается в почти 4,5 млрд лет, а отсутствие атмосферы приводит к накапливанию на поверхности метеоритов возраст и состав которых может достигать и даже превосходить возраст самой Солнечной системы. Всё это, помимо самой близости к нам Луны, вызывало активный научный интерес у людей и желание её исследовать: общее число космических аппаратов отправленных для её исследования (включая не удавшиеся миссии) уже переваливает за 90 штук. И именно обо всём их разнообразии и пойдёт сегодня речь.

Первые исследования Луны начинались довольно плохо как у СССР, так и у США: даже частично успешными являлись только четвёртые из серии запускаемых к Луне аппаратов (Луна-1 и Пионер-3 соответственно). Это было не удивительно так как исследования Луны стартовали в момент когда и у них, и у нас было на счету по паре успешных запусков спутников так что об условиях открытого космоса было известно очень мало. Добавив к этому ограниченные технические сложности не позволявшие в то время напичкать космические аппараты кучами датчиков как это можно сделать сейчас (так что о причинах аварии можно было порою только гадать) — и можно себе представить в каких условиях приходилось порою работать конструкторам космических аппаратов.
Обсуждение неудачи станции «Луна-8» из книги «Королёв: факты и мифы» Я. К. Голованова — журналиста, чуть не ставшего космонавтом:
– Видите ли в чем дело, товарищи… – начал Сергей Павлович голосом доброго сказочника, в котором проскальзывали лукавые нотки. – Черток сейчас будет вам все долго и мутно объяснять, как оно было и почему не получилось. Но это все не важно. Поэтому я не хочу даже, чтобы он разворачивал свои плакаты. Поймите главное: идет процесс познания. Да, мы ошибаемся, делаем глупости, иногда случаются неудачи серьезные. Поймите, мы сейчас ворвались в область, нам неизвестную, никому неизвестную. Но от пуска к пуску мы приближаемся к успеху. Я верю в него. Мы настолько близки к победе, что я могу гарантировать: следующая попытка будет удачной. Идет процесс познания, – еще раз повторил Королев, сделал короткую паузу и добавил: – И мне кажется, нет нужды всем нам тратить время и слушать Чертока…Первым космическим аппаратом, который смог провести прямые исследования Луны и набрать вторую космическую скорость – стала станция «Луна-1» запущенная 2 января 1959 года. Внешне она сильно напоминала Спутник-1:

Первый искусственный спутник Земли (слева), и станция Луна-1 (справа)

Та же шарообразная форма, те же четыре антенны… но на самом деле между этими двумя спутниками было мало общего: Спутник-1 имел только радиопередатчик в то время как на Луне-1 уже было установлено несколько научных приборов. С помощью них впервые было установлено что Луна не имеет магнитного поля и впервые был зафиксирован солнечный ветер. Также в ходе её полёта был проведён эксперимент по созданию искусственной кометы: на расстоянии около 120 тыс. км от Земли из станции было выпущено облако паров натрия весом около 1 кг которое фиксировалось как объект 6-й звёздной величины.

Станция Луна-1 в сборе с блоком «Е» — третьей ступенью ракета-носителя «Восток-Л», с помощью которого также были выведены станции Луна-2 и Луна-3.

Фильм, посвящённый станции Луна-1
Изначально Луну-1 предполагалось разбить об её поверхность, однако в ходе подготовки полёта не было учтено запаздывание сигнала от ЦУПа до аппарата (в то время применялось радиокомандное управление с земли) и сработавшие чуть позже необходимого двигатели привели к промаху в 6 тыс. км — что ж, «rocket science» никогда не была простым делом…
3 марта 1959 года по такой же пролётной траектории с набором второй космической скорости был отправлен американский аппарат Пионер-4. Его целью было изучение Луны с пролётной траектории, но промах в целых 60 тыс. км привёл к тому что фотоэлектрический датчик не смог зафиксировать Луну и провести её фотографирование не получилось, однако счётчик Гейгера установил что лунные окрестности не отличаются уровнем радиации от межпланетной среды.

Сборка аппарата Пионер-3 — полного аналога Пионера-4
12 сентября 1959 года был осуществлён запуск станции Луна-2. Для неё кроме попадания в Луну была поставлена дополнительная задача — доставить на Луну вымпел СССР. К тому моменту ещё не были готовы системы ориентации и коррекции орбиты, поэтому удар предполагался серьёзным — со скоростью более 3 км/с. Разработчики аппарата пошли на две технические хитрости: 1)вымпелы размещались на поверхности двух шаров диаметром около 10 и 15 см:

При «касании» Луны заряд взрывчатки внутри этих шаров детонировал, что позволяло части из вымпелов погасить скорость относительно Луны.
2) Другое решение предусматривало использование алюминиевой ленты длиной 25 см на которой были нанесены надписи. Сама лента помещалась в прочный корпус заполненный жидкостью с плотностью как у ленты, а уже этот корпус в свою очередь помещался в менее прочный. В момент удара внешний корпус сминался и гасил энергию удара. Жидкость служила дополнительным амортизатором и позволяла быть уверенными в сохранности ленты. Вся эта конструкция размещалась на третьей ступени ракеты выводившей станцию на траекторию отлёта к Луне. Факт попадания в Луну станции и последней ступени был зафиксирован, но о том сколь хорошо сохранились вымпелы — ничего не известно. Возможно в будущем экспедиция историков космонавтики сможет ответить на этот вопрос.
К 7 октября 1959 года были получены первые снимки обратной стороны Луны с помощью станции Луна-3, стартовавшей 4 октября как и все остальные миссии программы «Луна» с Байконура. Она весила 287 килограммов и на ней уже была установлена полноценная система ориентации по Солнцу и Луне обеспечивающая точность в 0,5 градуса при съёмке. Станция впервые использовала гравитационный манёвр:

Траектория полёта станции Луна-3 — эта траектория была рассчитана при руководстве Келдыша для того чтобы обеспечить пролёт станции над территорией СССР когда она будет возвращаться к Земле. Следующий гравитационный манёвр выполнит только Маринер-10 пролетая вблизи Венеры 5 февраля 1974 года.
Интересен был способ с помощью которого осуществлялась съёмка: сначала снимки делались с помощью фотоаппаратуры, затем плёнка проявлялась и оцифровывалась с помощью камеры бегущего луча, после чего уже передавалась на Землю. Чтобы избежать риска выхода аппарата из строя до возврата к Земле (полёт к Луне и обратно занимал более недели) было предусмотрено два режима связи: медленный (когда аппарат находился у Луны, вдалеке от принимающей станции) и быстрый (для связи в моменты когда аппарат пролетал над СССР). Решение дублировать системы связи оказалось абсолютно правильным — станция смогла передать только 17 из сделанных ею 29 снимков, после чего связь с ней прервалась и восстановить её уже не получилось.

Первая в мире фотография обратной стороны Луны. Фотография была посредственного качества из-за помех при передаче сигнала. Но последующие фотографии были уже намного лучше:

В итоге с помощью этих 17 снимков удалось построить довольно подробную карту:
Фотографии видимой стороны Луны в высоком разрешении были получены Рейнджером-7 запущенным 28 июля 1964. Так как это являлось единственной целью данного аппарата, для неё на борту было установлено целых 6 телевизионных камер, которые за последние 17 минут полёта перед столкновением успели передать 4300 снимков Луны.

Процесс приближения к Луне (видео ускорено)
Съёмка велась вплоть до самого столкновения, но из-за высокой скорости станции относительно Луны последнее изображение была сделано с высоты примерно 488 метров и было передано не до конца:
С точно такой же целью были запущены Рейнджер-8 и Рейнджер-9 (17 февраля и 21 марта 1965 года соответственно).
Более качественные снимки обратной стороны Луны были получены станцией Зонд-3 запущенной 18 июля 1965 года. Изначально эта станция готовилась вместе с Зондом-2 для полёта к Марсу, но из-за проблем стартовое окно было упущено и Зонд-3 отправился в облёт Луны. Для тестирования новой системы связи фотографии полученные станцией передавались на Землю по несколько раз.
Фотография полученная Зондом-3

Мягкая посадка и доставка грунта

Задача мягкой посадки на Луну была намного более сложной и после целой серии неудач была осуществлена только 3 февраля 1966 года станцией Луна-9 стартовавшей 31 января. Аппарат имел довольно сложную конструкцию:
По причине того что о поверхности Луны не было ничего известно, процесс посадки был довольно замысловатым:
Сложность системы посадки не прошла бесследно: от садящейся станции в 1,5 тонны оставалась АЛС всего в 100 кг весом, которая на поверхности выглядела примерно так:
Так как освещённость на Луне меняется крайне медленно (Луна относительно Солнца поворачивается всего на 1° за 2 часа) было решено использовать оптико-механическую систему съёмки которая была намного надёжнее, легче и потребляла меньше энергии. Её медленная скорость работы оказывалась даже положительным фактором — для передачи данных было достаточно медленного канала связи, так АЛС могла обойтись ненаправленными антеннами.
Первая фотография лунной поверхности представляла собой круговую панораму с разрешением в 500 на 6000 пикселей для съёмки одной фотографии требовалось 100 минут. Телевизионная камера имела угол зрения 29° по вертикали, в дополнение к чему конструкцией аппарата было предусмотрено его наклонение на 16° относительно вертикали местности — для того чтобы можно она могла захватить и дальнюю панораму, и близлежащий микрорельеф поверхности:

По клику полная панорама Луны. Дополнительные фотографии устройства станции можно увидеть , а сама камера ведущая съёмку выглядела так:
В данный момент энтузиасты из NASA собираются искать перелётный блок и остатки надувного амортизатора станции с помощью фотографий LRO (сам аппарат слишком мал для того чтобы его можно заметить — на снимках LRO он должен бы выглядеть как 2*2 пикселя).
Американцам удалось посадить спускаемый аппарат Сервейер-1 к 2 июня (спустя 4 месяца после нашей станции). На нём было установлено множество датчиков:
Аппарат сам осуществлял посадку с перелётной траектории поэтому на нём были установлены приборы для этой цели: основной двигатель (сбрасывался на высоте 10 км), рулевые двигатели и высотомер/датчик скорости. Посадочные опоры выполнялись из алюминиевых сот для смягчения удара при прилунении. Среди целевого оборудования аппаратов были телекамера, датчик для анализа отражённого от поверхности света (для определения химического состава грунта) и датчики для определения температуры поверхности. Начиная с третьего аппарата устанавливался также пробоотборник которым делались траншеи для определения свойств грунта. Из 7 отправленных на Луну Сервейеров до февраля 1968 года два разбились в процессе торможения у Луны, а 5 остальных сели и выполнили свои задачи по исследованию Луны.
31 марта 1966 года была запущена станция Луна-10 которая к 3 апреля впервые в истории вышла на орбиту нашего спутника. Она имела гамма-спектрометр, магнитометр, детектор метеоритов, прибор для исследования солнечного ветра и инфракрасного излучения Луны. Так же проводились исследования гравитационных аномалий Луны (масконов). Общая продолжительность миссии составила около 3 месяцев. С той же целью были запущены станции Луна-11 и Луна-12 (24 августа и 22 октября соответственно).
Общий вид станции с перелётной ступенью и её конструкция. Данная перелётная ступень также использовалась в станциях с Луна-4 по Луна-9 включительно.
С 10 августа 1966 года к Луне были отправлены пять аппаратов серии «Лунар орбитер». Как и советские станции они использовали для съёмок фотоплёнку. Так как они запускались уже в рамках подготовки программы «Аполлон» — картография Луны в первую очередь включала в себя снимки будущих мест посадки Лунных модулей. Время их работы составляло менее двух недель, снимки имели разрешение до 20 метров и покрывали 99% всей лунной поверхности, а для 36 потенциальных мест посадки были сделаны снимки с разрешением в 2 метра.

Сам аппарат был довольно большим: при общем весе конструкции всего в 385,6 кг размах солнечных батарей имел 3,72 метра, а направленная антенна имела 1,32 метра в диаметре. Фотоаппаратура имела два объектива для одновременных широкоугольных снимков и снимков в высоком разрешении. Эта система разрабатывалась фирмой Kodak на основе систем оптической разведки самолётов U-2 и SR-71.

Дополнительно они имели детекторы микрометеоритов и радиомаяк для измерения гравитационных условий вблизи Луны (с помощью которого также были замечены масконы). Они угрожали безопасности астронавтов, так как посадка без их учёта по расчётам могла привести к отклонению в 2 км вместо штатных 200 м. Кропотливое исследование орбит аппаратов позволило измерить влияние масконов и повысить точность посадки — уже Аполлон-12 смог сесть с отклонением всего в 163 метра от своей цели.
19 июля 1967 года параллельно с программами «Сервейер» и «Лунар орбитер» был запущен аппарат Эксплорер-35 который проработал на орбите Луны целых 6 лет — вплоть до 24 июня 1973 года. Аппарат был предназначен для исследования магнитного поля, состава поверхностных слоёв Луны (по отражённому электромагнитному сигналу), регистрации ионизирующих частиц, измерению характеристик микрометеоритов (по скорости, направлению и вращательному моменту) а также исследования солнечного ветра.
Следующим советским аппаратом направленным к Луне был Зонд-5 запущенный 15 сентября 1968 года. Аппарат представлял из себя корабль «Союз 7К-Л1» запускаемый ракета-носителем «Протон» и предназначался для облёта Луны. Кроме тестирования самого корабля у него была и научная цель: на нём летели первые живые существа совершившие облёт Луны за 3 месяца до Аполлона-8 — это были две черепахи, дрозофилы, а также несколько видов растений. После облёта Луны спускаемый аппарат приводнился в водах Индийского океана:
Не считая проблем с перегрузками при посадке полёт прошёл нормально, так что следующий аппарат Зонд-6 (запущенный 10 ноября 1968 года) садился уже не в море а в штатный район посадки на территории СССР. Н к сожалению он потерпел аварию на этапе спуска на парашютах: они были отстрелены на высоте около 5 км вместо расчётного момента прямо перед касанием земли и все биологические объекты на борту (которые отправляли в облёт Луны и в этом полёте) погибли. Однако плёнка с чёрно-белыми и цветными фотографиями Луны сохранилась.
Были произведены ещё два удачных запуска этого корабля: Зонд-7 и Зонд 8 (8 августа 1969 и 20 октября 1970 года соответственно) с успешными возвращениями спускаемых аппаратов.
13 июля 1969 года (за три дня до старта Аполлона-11) была запущена станция Луна-15 которая должна была доставить образцы лунного грунта на Землю до того как это должны были успеть сделать американцы. Однако в процессе торможения у Луны с ней была потеряна связь. В итоге первой автоматической станцией доставившей образцы лунного грунта стала Луна-16 запущенная 12 сентября 1970 года:

20 сентября посадочный аппарат весом в 1880 килограмм достигла поверхности Луны. Образец был получен с помощью дрели которая в течении 7 минут достигла 35 см глубины и забрала 101 грамм лунного грунта. Затем возвращаемый аппарат весом 512 кг стартовал с Луны и уже 24 сентября образцы на 35-килограммовом спускаемом аппарате приземлились на территории Казахстана.
Так же, с целями доставки лунного грунта были отправлены станции Луна-20 и Луна 24 (стартовавшие 14 февраля 1972 и 9 августа 1976 года, доставившие по 30 и 170 граммов грунта соответственно). Луне-24 удалось получить пробы грунта с глубины 1,6 м. Небольшая порция лунного грунта была передана NASA в декабре 1976 года. Станция Луна-24 стала последним на последующие 37 лет аппаратом осуществившим мягкую посадку на Луну — вплоть до посадки китайского «Нефритового зайца».

Луноходы и финал первого этапа исследований

Стартовавшей 10 ноября 1970 года станцией Луна-17 был доставлен первый в мире планетоход: «Луноход-1» который проработал на поверхности 301 день. На нём были установлены две телекамеры, 4 телефотометра, рентгеновский спектрометр и рентгеновский телескоп, одометр-пенетрометр, детектор радиации и лазерный рефлектор.
За время своей работы он проехал более 10 км, передал на землю около 25 тыс. фотографий, было произведено 537 измерений физико-механических свойств лунного грунта, и 25 раз — химических.

Пульт дистанционного управления Луноходом
8 января 1973 года был запущен Луноход-2 который имел туже конструкцию. Не смотря на поломку системы навигации ему удалось проехать больше 42 км что являлось рекордом для планетоходов вплоть до 2015 года, когда этот рекорд был побит марсоходом «Оппортьюнити». Полёт Лунохода-3 запланированный на 1977 год — к сожалению был отменён.

Фотографии Лунохода-3 в музее НПО имени С. А. Лавочкина
3 октября 1971 года на орбиту Луны ракетой «Протон-К» была выведена автоматическая межпланетная станция Луна-19, которая проработала 388 дней. Её вес составлял 5,6 тонн и она была построена на базе конструкции предыдущей станции Луна-17:
В состав научной аппаратуры входил дозиметр, радиометрическая лаборатория, магнитометр установленный на 2 метровой штанге, аппаратура для определения плотности метеоритного вещества а также камеры для съёмки поверхности Луны. Одной из основных задач аппарата было изучение масконов. Из-за отказа системы управления и выхода на не расчётную орбиту от задачи картографии Луны решено было отказаться. В ходе полёта были получены дополнительные данные о магнитном поле Луны и установлено что плотность метеоритных частиц вблизи Луны не отличается от их концентрации в диапазоне 0,8-1,2 а.е. от Солнца.
29 мая 1974 года был осуществлён запуск станции Луна-22 с той же научной программой, станция проработала 521 день. Эти станции позволили уточнить гравитационные поля Луны, и упростить посадку станциям Луна-20 и Луна-24 для отбора грунта.
Довольно примечательным был спутник «Эксплорер-49», который был запущен 10 июня 1973 года. Его огромная антенна состояла из 4 элементов длинной по 230 метров. Но хотя он и был запущен на орбиту Луны, для её исследований он не предназначался — он изучал галактическое радиоизлучение на частотах 25 кГц и 13,1 МГц (с такими же целями ранее был запущен спутник «Эксплорер-38»).
На этом завершился первый этап исследований Луны в котором фактически было только два участника — США и СССР. Продолжение следует…

Исследование Луны с помощью космических аппаратов

  • Главная
  • Избранное
  • Популярное
  • Новые добавления
  • Случайная статья

⇐ Предыдущая123

Исследование Луны — исследование спутника Земли с помощью космических аппаратов и оптических приборов.

Первоначально единственным методом изучения Луны человечеством был визуальный метод. Изобретение Галилеем телескопа в 1609 году позволило добиться значительного прогресса в исследовании Луны при помощи оптических приборов. Сам Галилей использовал свой телескоп для исследования гор и кратеров на лунной поверхности. Исследования спутника Земли с использованием космических аппаратов началось 13 сентября 1959 года с посадки советской автоматической станции Луна-2 на поверхность спутника. В 1969 году состоялась высадка человека на Луну, началось изучение спутника с его поверхности.

В настоящее время, несколько космических держав имеют планы по возобновлению пилотируемых полётов на поверхность Луны и созданию лунных баз.

Древность и Средние века

Луна привлекала внимание людей с древних времён. Во II в. до н. э. Гиппарх исследовал движение Луны по звёздному небу, определив наклон лунной орбиты относительно эклиптики, размеры Луны и расстояние от Земли, а также выявил ряд особенностей движения.

Полученную Гиппархом теорию развил впоследствии астроном из Александрии Клавдий Птолемей во II веке н. э., написав об этом книгу «Альмагест». Данная теория множество раз уточнялась, и в 1687 году, после открытия Ньютоном закона всемирного тяготения, из чисто кинематической, описывающей геометрические свойства движения, теория стала динамической, учитывающей движение тел под действием приложенных к ним сил.

Изобретение телескопов позволило различать более мелкие детали рельефа Луны. Одну из первых лунных карт составил Джованни Риччиоли в 1651 году, он же дал названия крупным тёмным областям, именовав их «морями», чем мы и пользуемся до сих пор. Данные топонимы отражали давнее представление, будто погода на Луне схожа с земной, и тёмные участки якобы были заполнены лунной водой, а светлые участки считались сушей. Однако в 1753 году хорватский астроном Руджер Бошкович доказал, что Луна не имеет атмосферы. Дело в том, что при покрытии звёзд Луной те исчезают мгновенно. Но если бы у Луны была атмосфера, то звезды бы погасали постепенно. Это свидетельствовало о том, что у спутника нет атмосферы. А в таком случае жидкой воды на поверхности Луны быть не может, так как она мгновенно бы испарилась.

С лёгкой руки того же Джованни Риччиоли кратерам стали давать имена известных учёных: от Платона, Аристотеля и Архимеда до Вернадского, Циолковского и Павлова.

XX век

С началом космической эры количество наших знаний о Луне значительно увеличилось. Стал известен состав лунного грунта, учёные получили его образцы, составлена карта обратной стороны.

Впервые Луны достигла советская автоматическая межпланетная станция «Луна-2» 13 сентября 1959 года. Впервые удалось заглянуть на обратную сторону Луны в 1959 году, когда советская станция «Луна-3» пролетела над ней и сфотографировала невидимую с Земли часть её поверхности. Размещённым здесь оптическим телескопам не пришлось бы пробиваться сквозь плотную земную атмосферу. А для радиотелескопов Луна послужила бы естественным щитом из твёрдых горных пород толщиной 3500 км, который надёжно прикрыл бы их от любых радиопомех с Земли. Первая в мире мягкая посадка на Луну была совершена 3 февраля 1966 года советской АМС «Луна-9», которая также впервые передала изображения поверхности другого небесного тела.

В начале 1960-х годов было очевидно, что в освоении космоса США отстают от СССР. Дж. Кеннеди заявил — высадка человека на Луну состоится до 1970 года. Для подготовки к пилотируемому полёту НАСА выполнило несколько программ АМС: «Рейнджер» (1961—1965, фотографирование поверхности), «Сервейер» (1966—1968, мягкая посадка и съёмки местности) и «Лунар орбитер» (1966—1967, детальное изображение поверхности Луны). Также в 1965—1966 гг был проект НАСА MOON-BLINK по исследованию необычных явлений (аномалий) на поверхности Луны. Работы выполнялись Trident Engineering Associates (Аннаполис, штат Мэриленд) в рамках контракта NAS 5-9613 от 1 июня 1965 года с Goddard Space Flight Center (Гринбелт, штат Мэриленд).

Ставшая успешной американская программа пилотируемых полётов на Луну называлась «Аполлон». Первый в мире облёт Луны состоялся в декабре 1968 года на пилотируемом корабле Аполлон-8. После репетиционного полёта в мае 1969 года к Луне без высадки на неё корабля Аполлон-10, первая в мире высадка на Луну произошла 20 июля 1969 года на корабле Аполлон-11 (первым человеком, ступившим 21 июля на поверхность Луны, стал Нил Армстронг, вторым — Эдвин Олдрин; третий член экипажа Майкл Коллинз оставался в орбитальном модуле); последняя шестая — в декабре 1972 года. Таким образом, Луна — единственное небесное тело, на котором побывал человек, и первое небесное тело, образцы которого были доставлены на Землю (США доставили 380 килограммов, СССР — 324 грамма лунного грунта).

В ходе аварийного полёта Аполлона-13 высадка на луну не производилась. В ходе последних трёх полётов по программе использовались управляемые высадившимися астронавтами лунные электромобили. Находившиеся в в высокой степени готовности три дополнительные полёта по программе (Аполлон-18…20) были отменены. Существуют конспирологические утверждения о т. н. «лунном заговоре», что высадки на Луну лишь инсценировались, но реально не производились или что вышесказанное было умышленной дезинформацией, а программа «Аполлон» была свёрнута ввиду обнаружения инопланетного присутствия на Луне.

Ввиду возникшего отставания от США две советские лунные пилотируемые программы — лунно-облётная Л1 и лунно-посадочная Л3 — были прекращены на этапе отработки беспилотных полётов кораблей без достижения целевого результата. Также не были реализованы разрабатывавшийся как развитие программы Л3 первый в мире детальный проект лунной базы «Звезда» и предложенные последующие проекты лунных экспедиций Л3М и ЛЭК. В ряду многочисленных лунно-посадочных и лунно-орбитальных станций «Луна» СССР обеспечил автоматическую доставку на Землю образцов лунного грунта на АМС Луна-16, Луна-20, Луна-24 и проводил исследования на поверхности Луны также с помощью двух радиоуправляемых самоходных аппаратов-луноходов, «Луноход-1», запущенный к Луне в ноябре 1970 года и «Луноход-2» — в январе 1973. «Луноход-1» работал 10,5 земных месяцев, «Луноход-2» — 4,5 земных месяцев (то есть 5 лунных дней и 4 лунные ночи). Оба аппарата собрали и передали на Землю большое количество данных о лунном грунте и множество фотоснимков деталей и панорам лунного рельефа.

После того как в августе 1976 года последняя советская станция «Луна-24» доставила на Землю образцы лунного грунта, следующий аппарат — японский спутник «Hiten» — полетел к Луне лишь в 1990 году. Далее были запущены два американских космических аппарата — Clementine в 1994 году и Lunar Prospector в 1998 году.

XXI век

После окончания советской космической программы «Луна» и американской «Аполлон» исследования Луны с помощью космических аппаратов были практически прекращены. Но в начале XXI века Китай опубликовал свою программу освоения Луны, включающую после доставки лунохода и отправки грунта на Землю затем экспедиции на Луну и постройку обитаемых лунных баз. Считается, что это заставило остальные космические державы снова развернуть лунные программы как новую «лунную гонку за второе место». О планах будущих лунных экспедиций заявили Россия, Европа, Индия, Япония, а президент Дж. Буш 14 января 2004 года объявил, что США начинают масштабную детальную программу «Созвездие» с созданием новых ракет-носителей и пилотируемых космических кораблей, способных к 2020 году доставить на Луну людей и большие обитаемые луноходы, с целью заложить первые лунные базы. Программа «Созвездие» в лунной части была отменена через 5 лет президентом Бараком Обамой.

Европейское космическое агентство 28 сентября 2003 года запустило свою первую автоматическую межпланетную станцию (АМС) «Смарт-1». 14 сентября 2007 года Япония запустила вторую АМС для исследования Луны «Кагуя». А 24 октября 2007 года в лунную гонку вступила и КНР — был запущен первый китайский спутник Луны «Чанъэ-1». С помощью этой и следующей станций учёные создают объёмную карту лунной поверхности, что в будущем может поспособствовать амбициозному проекту колонизации Луны. 22 октября 2008 года была запущена первая индийская АМС «Чандраян-1». В 2010 году Китай запустил вторую АМС «Чанъэ-2».

Место посадки экспедиции Аполлон-17. Видны: спускаемый модуль, исследовательское оборудование ALSEP, следы колёс автомобиля и пешие следы космонавтов.

18 июня 2009 года, НАСА были запущены лунные орбитальные зонды — Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) и Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS). Спутники предназначены для сбора информации о лунной поверхности, поиска воды и подходящих мест для будущих лунных экспедиций. К сорокалетию полёта Аполлона-11 автоматическая межпланетная станция LRO выполнила специальное задание — провела съёмку районов посадок лунных модулей земных экспедиций. В период с 11 по 15 июля LRO сделала и передала на Землю первые в истории детальные орбитальные снимки самих лунных модулей, посадочных площадок, элементов оборудования, оставленных экспедициями на поверхности, и даже следов тележки, ровера и самих землян. За это время были отсняты 5 из 6 мест посадок: экспедиции Аполлон-11, 14, 15, 16, 17. Позднее КА LRO выполнил ещё более подробные снимки поверхности, где ясно видно не только посадочные модули и аппаратуру со следами лунного автомобиля, но и пешие следы самих космонавтов. 9 октября 2009 космический аппарат LCROSS и разгонный блок «Центавр» совершили запланированное падение на поверхность Луны в кратер Кабеус, расположенный примерно в 100 км от южного полюса Луны, а потому постоянно находящийся в глубокой тени. 13 ноября НАСА сообщило о том, что с помощью этого эксперимента на Луне обнаружена вода.

К изучению Луны приступают частные компании. Был объявлен всемирный конкурс Google Lunar X PRIZE по созданию небольшого лунохода, в котором участвуют несколько команд из разных стран, в том числе российская Селеноход. В 2014 году появилась первая частная лунно-облётная АМС (Manfred Memorial Moon Mission). Есть планы по организации космического туризма с полётами вокруг Луны на российских кораблях — сначала на модернизированных «Союзах», а затем на разрабатываемых перспективных универсальных ПТК НП («Русь»).

США собираются продолжать исследования Луны автоматическими станциями GRAIL (запущенной в 2011 году), LADEE (запущенной в 2013 году) и другими. Китай запустил свою первую лунно-посадочную АМС «Чанъэ-3» с первым луноходом в декабре 2013 года и первую лунно-облётную АМС с возвращаемым аппаратом в 2014 году, а далее планирует АМС, возвращающую лунный грунт, к 2017 году в преддверии пилотируемых полётов около 2025 года и строительства лунной базы к 2050 году Япония объявила о будущих исследованиях Луны роботами. Индия планирует миссию в 2017 году своего орбитального аппарата «Чандраян-2» и небольшого лунохода, доставляемого российской АМС «Луна-Ресурс», и дальнейшие исследования Луны вплоть до пилотируемых экспедиций. Россия сначала запускает многоэтапную программу исследования Луны автоматическими станциями «Луна-Глоб» в 2015 году, «Луна-Ресурс-2» и «Луна-Ресурс-3» с луноходами в 2020 и 2022 гг, «Луна-Ресурс-4» по возврату собранного луноходами грунта в 2023 году, а затем планирует пилотируемые экспедиции в 2030-х гг.

Не исключено, что на Луне может находиться не только серебро, ртуть и спирты, но и прочие химические элементы и соединения. Водяной лёд, молекулярный водород, найденные благодаря миссии LCROSS и LRO в лунном кратере Кабеус указывают на то, что на Луне действительно есть ресурсы, которые могут быть использованы в будущих миссиях. Анализ топографических данных, присланных аппаратом LRO, и гравитационные измерения «Кагуя» показали, что толщина коры на обратной стороне Луны не постоянна и меняется с широтой места. Самые толстые участки коры соответствуют наибольшим возвышенностям, что характерно и для Земли, а самые тонкие обнаружены в приполярных широтах.

Заключение

47 лет, прошедших с момента первой посадки на Луну космического аппарата, принесли науке много нового и подчас неожиданного. Ученые — астрономы, геологи, геофизики, геохимики — сейчас подводят итоги напряженных лунных экспедиций. Миллиарды лет неуклонно удаляясь от Земли, в последние годы Луна стала ближе и понятнее людям. Можно согласиться с метким замечанием одного из видных селенологов: «из астрономического объекта Луна превратилась в геофизический».

Приоткрылась завеса над тайнами ранней молодости Луны, Земли и, по-видимому, всех планет земной группы, и одновременно обозначился контур их далекого будущего. Многое прояснилось, но многое и осталось скрыто «туманом» неоднозначности — ведь данных пока все-таки мало, а открытия, как это часто бывает, породили множество новых вопросов.

Селенологи не сомневаются, что активность Луны, как магматическая, так и тектоническая, была короткой и относилась лишь к ранним этапам ее эволюции, но по-прежнему горячи споры о космической «увертюре» — происхождении Луны. Достоверно воссоздана хронология возникновения лунных морей, но неясна природа «захороненных» в них масконов. Выяснилось, что длительный «сейсмозвон» рождается в верхних неоднородных слоях Луны, однако остается загадкой исчезновение поперечных волн на середине лунного радиуса. На Луне не обнаружено магнитного диполя, но высокая остаточная намагниченность лунных пород указывает на то, что давным-давно он существовал.

По многим своим основным характеристикам Земля и Луна схожи и, видимо, являются «космическими родственницами». Это в первую очередь касается их образования и начального этапа эволюции, сходного химического состава этих небесных тел и слоистой структуры их недр . Однако во многом это «родство» оказалось весьма дальним. Земля полна «тектонических бурь», Луна — пассивна и несейсмична. «Тектоническая жизнь» Земли и даже характер ее поверхности в значительной степени определяются внутренними причинами, тогда как на Луне они в основном имеют внешнее — космическое — происхождение.

Различные этапы «планетарной жизни» Земли оставляли на ней новые формы фауны и флоры, новые горные хребты, трещины, дрейфующие континенты, катаклизмы землетрясений. Хронология эволюции Луны связана с ударами метеоритов и, кроме того, ограничивается первыми 1,5 млрд. лет, и с этого времени на Луне установилось тектоническое «спокойствие».

Так ли уж нужно землянам исследование Луны, не напрасно ли израсходовали они усилия на беспримерные в истории человечества космические полеты — ведь лунные «полезные ископаемые» разрабатывать явно нерентабельно? Нет, не напрасно! Луна вознаградила пытливых и отважных астронавтов и организаторов космических полетов, а вместе с ними и всех людей Земли. Сквозь «испещренное кратерами, запыленное лунное окно» стали яснее многие земные проблемы. Найден, например, самый древний «камень» в Солнечной системе и определен его возраст. Приоткрыты страницы «догеологической» истории Земли, так как нетронутая ветрами и водами поверхность Луны демонстрирует облик древнейшего рельефа Земли.

Луна представляет собой идеальную модель для изучения роли космических факторов в планетотектонике. Знание закономерностей приливных лунотрясений поможет осуществить сейсмический прогноз землетрясений. На основании лунных данных можно усовершенствовать геофизические методы наблюдений и модели их интерпретации.

Изучение строения Луны продолжается — чутко вздрагивают маятники сейсмометров, под микроскопами ученых лежат пробы грунта из южной окраины Моря Кризисов, доставленные «Луной-24». Совместный анализ Земли и Луны закладывает основы нового этапа в сравнительной планетологии. Текущие и гряду-щие полеты космических аппаратов к планетам земной группы должны дополнить и уточнить закономерности, касающиеся происхождения, внутреннего строения и эволюции планет и их спутников.

Исследование Луны

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство транспорта РФ

ГМА им. Адм. С.О. Макарова

на тему: Исследование Луны

Санкт-Петербург 2007г.

2. Американская лунная программа

Полеты космических кораблей “Аполлон”

Первым человеком, посмотревшим на Луну в телескоп, был Галилей. Ему же, соответственно, принадлежит и открытие лунных гор и кратеров. Это открытие теперь каждый может повторить с помощью простого бинокля.

Луна начала изучаться автоматическими станциями еще до появления человека в космосе. 4-го октября 1959-го года советская автоматическая станция «Луна 3» впервые сфотографировала обратную сторону Луны, на которой почти не оказалось морей. Советская же станция «Луна 9» 31-го января 1966-го года первой совершила удачную мягкую посадку на Луну в Океане Бурь, западнее кратеров Рейнер и Марат. Были произведены снимки Луны с разных высот и круговая панорама на самой поверхности. «Луна 10» первой стала искусственным спутником Луны 3 апреля 1966-го года, оставаясь им в течение 57-ми дней. Другая советская станция «Луна 16 «первой доставила образцы лунного грунта на Землю 24-го сентября 1970-го года. Станцией «Луна 17», запущенной 10-го ноября 1970-го года, на Луну был доставлен самоходный аппарат «Луноход 1», представлявший собой комплексную лабораторию. Аппарат проделал по поверхности спутника Земли путь длиною 10 540 метров. «Луноход 2» был доставлен 16-го января 1973-го года станцией «Луна 21». По восточному краю Моря Ясности самоходный аппарат прошел маршрут, протяженностью 37 км. Последней «Луной» была «Луна 24», в августе 1976-го года доставившая на Землю двухметровую колонку лунного грунта. 4 отечественных станции типа «Зонд» проводили разнообразные исследования в окололунном пространстве и возвращались на Землю.

Американцы отправили к Луне около 30 аппаратов. 4 первых «Пионера» неизменно друг за другом в августе-декабре 1958-го года отклонялись от расчетных траекторий и не выполняли поставленных задач. С 1962-го по 1965-й годы к Луне были направлены семь аппаратов «Рейнджер», три из которых достигли-таки Луны и передали фотоснимки поверхности. С 1966-го по 1968-й годы на орбиту вокруг нашего естественного спутника были выведены пять станций «Лунар-Орбитер» и две станции «Эксплорер». Для посадки на Луну проводились в то же время запуски семи аппаратов «Сервейр». Кроме того, были запущены 17 «Аполлонов», 6 из которых доставили на Луну астронавтов, проведших там уникальные исследования. Первым человеком на Луне стал Нил Армстронг, командир «Аполлона 11». После 74-го года изучение Луны почти прекратилось. В 1994-м, однако, американский аппарат «Климентина» возобновил исследования нашего спутника, сделав, в том числе, около 3 млн. фотографий и предположительно открыл на Луне воду.

1. Советская лунная программа

Неудивительно, что первый полет космического аппарата выше околоземной орбиты был направлен к Луне. Эта честь принадлежит советскому космическому аппарату «Луна-l», запуск которого был осуществлен 2 января 1958 года. В соответствии с программой полета через несколько дней он прошел на расстоянии 6000 километров от поверхности Луны. Позднее в том же году, в середине сентября подобный аппарат серии «Луна» достиг поверхности естественного спутника Земли. Еще через год, в октябре 1959 года автоматический аппарат «Луна-3», оснащенный аппаратурой для фотографирования, провел съемку обратной стороны Луны (около 70 % поверхности) и передал ее изображение на Землю. Аппарат имел систему ориентации с датчиками Солнца и Луны и реактивными двигателями, работавшими на сжатом газе, систему управления и терморегулирования. Его масса 280 килограмм. Создание «Луны-3» было техническим достижением для того времени, принесло информацию об обратной стороне Луны: обнаружены заметные различия с видимой стороной, прежде всего отсутствие протяженных лунных морей. В феврале 1966 года аппарат «Луна-9» доставил на Луну автоматическую лунную станцию, совершившую мягкую посадку и передавшую на Землю несколько панорам близлежащей поверхности — мрачной каменистой пустыни. Система управления обеспечивала ориентацию аппарата, включение тормозной ступени по команде от радиолокатора на высоте 75 километров над поверхностью Луны и отделение станции от нее непосредственно перед падением. Амортизация обеспечивалась надувным резиновым баллоном. Масса «Луны-9» около 1800 килограмм, масса станции около 100 килограмм.

Следующим шагом в советской лунной программе были автоматические станции «Луна-16, -20, -24» , предназначенные для забора грунта с поверхности Луны и доставки его образцов на Землю. Их масса была около 1900 килограмм. Помимо тормозной двигательной установки и “четырехлапого” посадочного устройства, в состав станций входили грунтозаборное устройство, взлетная ракетная ступень с возвращаемым аппаратом для доставки грунта. Полеты состоялись в 1970, 1972 и 1976 годах, на Землю были доставлены небольшие количества грунта. Еще одну задачу решали «Луна-17, -21» (1970, 1973 года). Они доставили на Луну самоходные аппараты — луноходы, управляемые с Земли по стереоскопическому телевизионному изображению поверхности. «Луноход- 1 » прошел путь около 10 километров за 10 месяцев, «Луноход-2» — около 37 километров за 5 мес. Кроме панорамных камер на луноходах были установлены: грунтозаборное устройство, спектрометр для анализа химического состава грунта, измеритель пути. Массы луноходов 756 и 840 кг.

2. Американская лунная программа

Космические аппараты «Рейнджер» разрабатывались для получения снимков во время падения, начиная с высоты около 1600 километров до нескольких сот метров над поверхностью Луны. Они имели систему трехосной ориентации и были оснащены шестью телевизионными камерами. Аппараты при посадке разбивались, поэтому получаемые изображения передавались сразу же, без записи. Во время трех удачных полетов были получены обширные материалы для изучения морфологии лунной поверхности. Съемки «Рейнджеров» положили начало американской программе фотографирования планет. Конструкция аппаратов «Рейнджер» сходна с конструкцией первых аппаратов «Маринер», которые были запущены к Венере в 1962 году. Однако дальнейшее конструирование лунных космических аппаратов не пошло по этому пути. Для получения подробной информации о лунной поверхности использовались другие космические аппараты — «Лунар Орбитер». Эти аппараты с орбит искусственных спутников Луны фотографировали поверхность с высоким разрешением. Одна из целей полетов состояла в получении высококачественных снимков с двумя разрешениями, высоким и низким, с целью выбора возможных мест посадки аппаратов «Сервейор» и «Аполлон» с помощью специальной системы фотокамер. Снимки проявлялись на борту, сканировались фотоэлектрическим способом и передавались на Землю. Число снимков ограничивалось запасом пленки (на 210 кадров). В 1966-1967 годах было осуществлено пять запусков «Лунар орбитер» (все успешные). Первые три «Орбитера» были выведены на круговые орбиты с небольшим наклонением и малой высотой; на каждом из них проводилась стереосъемка избранных участков на видимой стороне Луны с очень высоким разрешением и съемка больших участков обратной стороны с низким разрешением. Четвертый спутник работал на гораздо более высокой полярной орбите, он вел съемку всей поверхности видимой стороны, пятый, последний «Орбитер» вел наблюдения тоже с полярной орбиты, но с меньших высот. «Лунар орбитер-5» обеспечил съемку с высоким разрешением многих специальных целей на видимой стороне, большей частью на средних широтах, и съемку значительной части обратной с малым разрешением. В конечном счете, съемкой со средним разрешением была покрыта почти вся поверхность Луны, одновременно шла целенаправленная съемка, что имело неоценимое значение для планирования посадок на Луну и ее фотогеологических исследований. Дополнительно было проведено точное картирование гравитационного поля, при этом были выявлены региональные концентрации масс (что важно и с научной точки зрения, и для целей планирования посадок) и установлено значительное смещение центра масс Луны от центра ее фигуры. Измерялись также потоки радиации и микрометеоритов. Аппараты «Лунар орбитер» имели систему трехосной ориентации, их масса составляла около 390 килограммов. После завершения картографирования эти аппараты разбивались о лунную поверхность, чтобы прекратить работу их радиопередатчиков. Полеты космических аппаратов «Сервейор», предназначавшихся для получения научных данных и инженерной информации (такие механические свойства, как, например, несущая способность лунного грунта), внесли большой вклад в понимание природы Луны, в подготовку посадок аппаратов «Аполлон». Автоматические посадки с использованием последовательности команд, управляемых радаром с замкнутым контуром, были большим техническим достижением того времени. «Сервейоры» запускались с помощью ракет «Атлас-Центавр» (криогенные верхние ступени «Атлас» были другим техническим успехом того времени) и выводились на перелетные орбиты к Луне. Посадочные маневры начинались за 30 — 40 минут до посадки, главный тормозной двигатель включался радаром на расстоянии около 100 километров до точки посадки. Конечный этап (скорость снижения около 5 м/с) проводился после окончания работы главного двигателя и сброса его на высоте 7500 метров. Масса «Сервейора» при запуске составляла около 1 тонны и при посадке — 285 килограмм. Главный тормозной двигатель представлял собой твердотопливную ракету, массой около 4 тонн Космический аппарат имел трехосную систему ориентации. Прекрасный инструментарий включал две камеры для панорамного обзора местности, небольшой ковш для рытья траншеи в грунте и (в последних трех аппаратах) альфа-анализатор для измерения обратного рассеяния альфа — частиц с целью определения элементного состава грунта под посадочным аппаратом. Ретроспективно результаты химического эксперимента многое прояснили в природе поверхности Луны и ее истории. Пять из семи запусков «Сервейоров» были успешными, все опустились в экваториальной зоне, кроме последнего, который сел в районе выбросов кратера Тихо на 41° ю.ш. «Сервейор-6» был в некотором смысле пионером — первым американским космическим аппаратом, запущенным с другого небесного тела (но всего лишь ко второму месту посадки в нескольких метрах в стороне от первого). Пилотируемые космические аппараты «Аполлон» были следующими в американской программе исследований Луны. После «Аполлона» полеты на Луну не проводились. Ученым пришлось довольствоваться продолжением обработки данных от автоматических и пилотируемых полетов в 1960 — е и 1970 — е годы. Некоторые из них предвидели эксплуатацию лунных ресурсов в будущем и направили свои усилия на разработку процессов, которые смогли бы превратить лунный грунт в материалы, пригодные для строительства, для производства энергии и для ракетных двигателей. При планировании возвращения к исследованиям Луны без сомнения найдут применение как автоматические, так и пилотируемые космические аппараты.

3. Человек на Луне

Работа над программой «Человек на Луне» началась в США в конце 60 — х годов. Было принято решение осуществить полет человека на Луну и его успешное возвращение на Землю в течение ближайших десяти лет. Летом 1962 года после длительных дискуссий пришли к заключению, что наиболее эффективным и надежным способом является вывод на окололунную орбиту комплекса в составе командно — вычислительного модуля, в состав которого входят командный и вспомогательный модули, и лунного посадочного модуля. Первоочередной задачей было создание ракеты носителя, способной вывести не менее 300 тонн на околоземную орбиту и не менее 100 тонн на окололунную орбиту. Одновременно велась разработка космического корабля “Аполлон”, предназначенного для полета американских астронавтов на Луну. В феврале 1966 года “Аполлон” был испытан в беспилотном варианте. Однако то, что произошло 27 января 1967 года, помешало успешному проведению программы в жизнь. В этот день астронавты Э. Уайт, Р. Гаффи, В. Гриссом погибли при вспышке пламени во время тренировке на Земле. После расследования причин испытания возобновились и усложнились. В декабре 1968 года “Аполлон — 8 (еще без лунной кабины) был выведен на селеноцентрическую орбиту с последующим возвращением в атмосферу Земли со второй космической скоростью. Это был пилотируемый полет вокруг Луны. Снимки помогли уточнить место будущей посадки на Луну людей. 16 июля “Аполлон — 11” стартовал к Луне и 19 июля вышел на лунную орбиту. 21 июля 1969 на Луне впервые высадились люди — американские астронавты Н. Армстронг и Э. Олдрин, доставленные туда космическим кораблем «Аполлон-11. Космонавты доставили на Землю несколько сотен килограммов образцов и провели на Луне ряд исследований: измерения теплового потока, магнитного поля, уровня радиации, интенсивности и состава солнечного ветра (потока частиц, приходящих от Солнца). Оказалось, что тепловой поток из недр Луне примерно втрое меньше, чем из недр Земли. В породах Луны обнаружена остаточная намагниченность, что указывает на существование у Луны в прошлом магнитного поля. На Луне были оставлены приборы, автоматически передающие информацию на Землю, в сейсмометры, регистрирующие колебания в теле Луны. Сейсмометры зафиксировали удары от падений метеоритов и “лунотрясения” внутреннего происхождения. По сейсмическим данным было установлено, что до глубины в несколько десятков километров Луна сложена относительно легкой “корой”, а ниже залегает более плотная “мантия”. Это было выдающиеся достижение в истории освоение космического пространства — впервые человек достиг поверхности другого небесного тела и пробыл на нем более двух часов. Вслед за полет корабля “Аполлон — 11” к Луне на протяжении 3.5 — х лет было направлено шесть экспедиций (“Аполлон — 12” — “Аполлон — 17”), пять из которых прошли вполне успешно. На корабле “Аполлон — 13” из — за аварии на борту пришлось изменить программу полета, и вместо посадки на Луну был сделан ее облет и возвращение на Землю. Всего на Луне побывало 12 астронавтов, некоторые пробыли на Луне несколько суток, в том числе до 22 часов вне кабины, проехали на самоходном аппарате несколько десятков километров. Ими был выполнен довольно большой объем научных исследований, собрано свыше 380 килограммов образцов лунного грунта, изучение которых занимались лаборатории США и других стран. Работы над программой полетов на Луну велись и в СССР, но в силу нескольких причин не были доведены до конца. Продолжительность сейсмических колебаний на Луне в несколько раз большая, чем на Земле, видимо, это связано с обилием трещин в верхней части лунной “коры”. В ноябре 1970 АМС “Луна-17” доставила на Луну в Море Дождей лунный самоходный аппарат «Луноход-1», который за 11 лунных дней (или 10.5 месяцев) прошел расстояние в 10 540 м и передал большое количество панорам, отдельных фотографий поверхности Луны и другую научную информацию. Установленный на нем французский отражатель позволил с помощью лазерного луча измерить расстояние до Луны с точностью до долей метра. В феврале 1972 АМС “Луна-20” доставила на Землю образцы лунного грунта, впервые взятые в труднодоступном районе Луны. В январе 1973 АМС “Луна-21” доставила в кратер Лемонье (Море Ясности) “Луноход-2” для комплексного исследования переходной зоны между морскими и материковыми равнинами. “Луноход-2” работал 5 лунных дней (4 месяца), прошел расстояние около 37 километров.

4. Лунный грунт

Всюду, где совершали посадки космические аппараты, Луна покрыта так называемым реголитом. Это разнозернистый обломочно-пылевой слой толщиной от нескольких метров до нескольких десятков метров. Он возник в результате дробления, перемешивания и спекания лунных пород при падениях метеоритов и микрометеоритов. Вследствие воздействия солнечного ветра реголит насыщен нейтральными газами. Среди обломков реголита найдены частицы метеоритного вещества. По радиоизотопам было установлено, что некоторые обломки на поверхности реголита находились на одном и том же месте десятки и сотни миллионов лет. Среди образцов, доставленных на Землю, встречаются породы двух типов: вулканические (лавы) и породы, возникшие за счет раздробления и расплавления лунных образований при падениях метеоритов. Основная масса вулканических пород сходна с земными базальтами. По-видимому, такими породами сложены все лунные моря. Кроме того, в лунном грунте встречаются обломки иных пород, сходных с земными и так называемым KREEP — порода, обогащенная калием, редкоземельными элементами и фосфором. Очевидно, эти породы представляют собой обломки вещества лунных материков. “Луна-20” и “Аполлон-16”, совершившие посадки на лунных материках, привезли оттуда породы типа анортозитов. Все типы пород образовались в результате длительной эволюции в недрах Луны. По ряду признаков лунные породы отличаются от земных: в них очень мало воды, мало калия, натрия и других летучих элементов, в некоторых образцах очень много титана и железа. Возраст этих пород, определяемый по соотношениям радиоактивных элементов, равен 3 — 4.5 млрд. лет, что соответствует древнейшим периодам развития Земли.

Список литературы

1. ”На звездных и Земных орбитах” Г.Титов 1994г.

2. “Неизвестный космос” А. Камушкин 2003г.

3. “Исследования космоса” Р.Бондарев, Е. Луров 2005г.

Полеты космических кораблей “Аполлон”

No. Корабля

Экипаж

Даты полета

Беспилотный

Беспилотный

Беспилотный

Беспилотный

Беспилотный

Беспилотный

У. Ширра, Д. Эйзел, У. Каннингем

Ф. Борман, Дж. Ловелл, У. Андерс

Дж. Макдивитт, Д. Скотт, Р. Швейкарт

Т. Стаффорд, Дж. Янг, Ю. Сернан

Н. Армстронг, М. Коллинз, Э. Олдрин

Ч. Конрад, Р. Гордон, А. Бин

Дж. Ловелл, Дж. Суиджерт, Ф. Хейс

А. Шепард, Э. Митчелл, С. Руса

Д. Скотт, Дж. Ирвин, А. Уорден

Дж. Янг, Ч. Дьюк, Т. Маттингли

Ю. Сернан, Р. Эванс, Х. Шмитт

22.01 — 11.02.68

11 — 22.10.68

21 — 27.12.68

03 — 13.03.69

18 — 26.05.69

16 — 24.07.69

14 — 24.11.69

11 — 17.04.70

31.01 — 09.02.71

26.07 — 07.08.71

16 — 27.04.72

07 — 19.12.72

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зачатки научного понимания природы Луны сформировались задолго до изобретения телескопа. Еще древнегреческие мыслители видели в ней шарообразное тело, обращающееся вокруг Земли и светящее отраженным солнечным светом. В III веке до нашей эры великий астроном Аристарх Самосский вычислил, что расстояние между Луной и Землей составляет 60 земных радиусов (результат Аристарха оказался удивительно точным — на самом деле оно колеблется между 55 и 63 радиусами). В темных областях лунного диска греки видели водоемы, а в светлых — сушу. Оттуда и пошла традиция называть морями лунные зоны, обладающие наименьшей отражательной способностью.

Имена земные и лунные Слева — карта Иоганна Гевелиуса (1647), который называл детали лунной поверхности в соответствии с земными географическими названиями. Справа — более привычная нам карта Джованни Риччиоли (1651).

Галилео Галилей, первым направивший в небеса зрительную трубу, составил и первый отчет о телескопических наблюдениях Луны, который представил в опубликованной в 1610 году книге Siderius Nuncius. 32-кратное увеличение его инструмента позволило установить, что поверхность нашего спутника покрыта горами и испещрена углублениями. Галилей воздержался от их наименования, однако в середине XVII века это начали делать другие астрономы. Именно в те времена возникла традиция называть лунные кратеры в честь знаменитых ученых, оставляя за морями право на возвышенно-поэтические титулы. Ее заложили астрономы Джованни Баттиста Риччиоли и Франческо Гримальди, чья лунная карта была опубликована в 1651 году. Именно тогда появились кратеры Тихо, Гиппарха, Коперника и Архимеда, море Дождей и море Спокойствия.

По мере прогресса телескопостроения совершенствовалась и лунная картография. Наивысшим достижением на этом пути стала публикация «Фотографического лунного атласа», который в 1960-х годах подготовили специалисты Аризонского университета и американских ВВС.

Серебристый лик

В XIX веке на помощь науке о Луне пришла физика. Около двухсот лет назад Франсуа Араго заметил, что лунному свету присуща слабая линейная поляризация, которую он приписал влиянию лунной атмосферы. Сейчас мы знаем, что воздуха там нет совсем, так что это объяснение в корне неверно. Львиная доля лунной поверхности покрыта мелко измельченными породами, разбитыми бесчисленными ударами небольших метеоритов. Этот толстый слой, называемый реголитом, поляризует отраженный солнечный свет.

Наличие реголита объясняет еще одну уникальную особенность лунного блеска. Фотометрические измерения показывают, что яркость полной Луны превышает яркость половинной вовсе не вдвое, а в одиннадцать раз! Отсюда следует, что отражательная способность лунного вещества резко возрастает, если угол падения солнечных лучей приближается к вертикали. Причина этого эффекта заключается в том, что частицы реголита испещрены множеством трещин, в которых теряется значительная часть падающего света. Это поглощение минимально, если наблюдатель смотрит со стороны, откуда падает луч, что как раз и происходит в полнолуние. При радиолокационном сканировании Луны этот эффект отсутствует, поскольку длина волны радарного луча много больше величины трещин.

Странный спутник Земля с ее спутником в Солнечной системе смотрится весьма экзотично. Непонятно, например, почему Луна всего в 81 раз легче Земли. Титан, самый большой из спутников Сатурна, по массе уступает планете-хозяйке почти в 5 тысяч раз, прочие же подобные показатели еще меньше. К тому же момент импульса системы Земля-Луна превосходит момент импульса любой другой пары «планета-спутник». И, наконец, путь Луны не лежит ни в плоскости эклиптики, ни в экваториальной плоскости Земли, в то время как лунная ось почти перпендикулярна плоскости эклиптики. Все это выглядит довольно странно. Необычна и лунная орбита. Это не эллипс, как следует из законов Кеплера, а медленно раскручивающаяся спираль. В начале 19 века это предсказал великий французский математик Пьер Симон Лаплас. Рассуждал он просто. Лунные приливы тормозят вращение Земли, однако полный угловой момент всей пары сохраняется. Следовательно, Луна должна увеличивать свой момент, непрерывно уходя на более высокие орбиты. Механика этого процесса давно объяснена. Приливные волны изменяют распределение масс на земном шаре, в результате чего у земного притяжения Луны возникает компонента, направленная по касательной к лунной траектории. Вследствие того же приливного трения вращение Луны синхронизировано с ее обращением вокруг Земли и лунный день приблизительно равен земному месяцу (поэтому Луна всегда обращена к Земле одним полушарием). Эта синхронизация, скорее всего, произошла во времена, когда Луна полностью или частично находилась в расплавленном состоянии. Скорость радиального смещения Луны была измерена с помощью лазерной локации, она составляет примерно 4 сантиметра в год. Отсюда следует, что в далеком прошлом Луна располагалась намного ближе к Земле. Любая реалистичная теория происхождения Луны должна объяснить и это обстоятельство.

Раз уж об этом зашла речь, следует упомянуть еще одно любопытное явление. Реголит поглощает больше 90% солнечного света, так что в действительности он черный, как уголь. Однако он сильно рассеивает все, что не удалось поглотить, из-за чего мы можем любоваться серебристым сиянием Луны, прославленным легионами поэтов.

Лунные кратеры

В XVIII столетии астрономы достигли немалых успехов в описании движения Луны, но понимание специфики лунного рельефа и прежде всего наличия множества кратеров пришло гораздо позже. Долгое время фантазия исследователей не шла дальше примитивных земных аналогий — в основном в духе теории вулканизма. Это естественно, поскольку лунные кратеры в поле зрения телескопа похожи на вулканические кальдеры. Лишь в 1824 году немецкий астроном Франц фон Груйтуйзен догадался, что они имеют метеоритное происхождение. Гипотеза была блестящей, но объяснение оказалось неверным. Груйтуйзен утверждал, что метеориты проминают лунный грунт и уходят в глубину. Поскольку большинство этих тел падает отнюдь не вертикально, львиная доля кратеров вроде бы обязана иметь эллиптические очертания, а на самом деле они круглые.

Откуда взялась Луна

До недавнего прошлого все эти теории можно было подразделить на три семейства. В 1878 году английский астроном Джордж Дарвин (сын Чарльза Дарвина) высказал гипотезу, в соответствии с которой вскоре после рождения нашей планеты солнечные приливы оторвали от полужидкой Земли изрядный кусок и бросили его в пространство. Модель отрыва со временем была развита в нескольких вариантах, однако ни один из них не смог объяснить соотношение масс 1:81, которое существует в действительности. А после полетов «Аполлонов» этой гипотезе подставили ножку и геохимики. Если Луна оторвалась от земной мантии, то почему в ее породах содержатся более высокие концентрации титана и других тугоплавких элементов?
Вторая группа — теории захвата. Первую модель такого рода предложил в 1909 году весьма эксцентричный (он не просто отвергал теорию относительности, но считал ее глубоко аморальной!) американский астроном Томас Джефферсон Джексон Си. Он считал Луну блуждающим планетоидом, плененным земным тяготением. Эта идея просуществовала в различных версиях до середины XX века. Ее похоронили результаты вычислений, доказавшие, что Земля ни при каких мыслимых обстоятельствах не могла погасить скорость Луны до такой степени, чтоб свести ее с околосолнечной траектории.
Третья группа — модели бинарной аккреции. Впервые такую теорию выдвинула в 60-е годы Евгения Леонидовна Рускол, а позднее — и американские планетологи. Эта теория утверждает, что в активной фазе роста Земли вокруг нее из вещества протопланетного облака образовался рой мелких частиц и небольших тел, который довольно быстро сгустился и положил начало Луне. Эти модели неплохо интерпретируют многие различия в химическом составе Земли и Луны (например, дефицит лунного железа) объясняя их спецификой формирования роя и переработкой его вещества при последующих множественных столкновениях. Однако в рамки этих моделей плохо укладывается дефицит лунного водорода и прочих летучих элементов.

Метеоритная модель долгое время существовала в качестве смелой идеи без экспериментального обоснования, и ее разделяли лишь немногие ученые (следует отметить, что в 1921 году ее решительно поддержал немецкий геолог Альфред Вегенер, отец теории дрейфа континентов). Она была окончательно доказана лишь в середине прошлого века. Преобладание круглых кратеров нашло объяснение, когда ученые поняли, что метеориты при ударе о поверхность Луны взрываются и пробивают лунные породы ударной волной. Эксперименты показали, что в таких условиях кратеры остаются круглыми, если угол падения не превышает 80−85˚.

Первые шаги

В будущем году исполнится 50 лет с тех пор, как Луну стали исследовать с помощью космических аппаратов. Пионером в этом деле был Советский Союз. Первых три лунника запустили с Байконура в сентябре, октябре и декабре 1958 года, однако они были утеряны из-за аварий ракет-носителей. В 1959 году ушли в космос еще четыре автоматические станции, запрограммированные на жесткую посадку (фактически падение) на Луну. Одна из них опять-таки погибла при взрыве ракеты, но остальным повезло больше. «Луна-1» проскочила мимо цели, но зато превратилась в первый в мире искусственный спутник Солнца. «Луна-2» врезалась в лунный реголит 13 сентября, а «Луна-3» месяцем спустя отправила на Землю снимки обратной стороны Луны.

Лунные недра Согласно современным представлениям, Луна имеет относительно тонкую кору — около 60 км на стороне, обращенной к Земле, до 150 км — на противоположной (невидимой с Земли) стороне. Такая разница образовалась за счет приливных сил, действовавших миллионы лет, эти же силы синхронизировали вращение Луны вокруг своей оси с ее вращением вокруг Земли — за счет этого Луна всегда обращена к Земле одной стороной. Под корой находится твердая литосфера — верхняя часть лунной мантии, толщиной около 1000 км. Еще глубже лежит 400-км нижняя часть мантии — относительно мягкая и горячая астеносфера. И, наконец, в центре, скорее всего, находится 350-км ядро (существование его пока не доказано).

Первым американским аппаратом, сфотографировавшим перед падением на Луну ее поверхность, был зонд Ranger-7, выполнивший эту задачу 31 июля 1964 года. А первая мягкая посадка на поверхность нашего спутника была осуществлена опять-таки советской станцией «Луна-9» 3 февраля 1966 года (на три месяца раньше, чем это сделал американский Surveyor-1). Наконец, в апреле 1966 года «Луна-10» стала первым лунным спутником и до прекращения связи успела накрутить 460 витков.

Наивысшими достижениями в истории лунной космонавтики стали экспедиции американских кораблей Apollo-11, Apollo-12 (1969 год) и Apollo-14, 15, 16 и 17 (1971−1972), в результате которых на Землю было доставлено около 400 кг породы, взятой с разных участков видимой стороны Луны. СССР в 1970—1976 годах послал к Луне и на Луну еще десять станций. Одна из них погибла при запуске, и еще три не смогли осуществить свои программы. «Луны» с номерами 16, 20 и 24 возвратились на Землю с образцами минералов, «Луна-17» и «Луна-21» доставили по назначению два самоходных аппарата-лунохода, «Луна-22» провела серию исследований на окололунной орбите.

Вторая волна

В общей сложности в 1958—1976 годах СССР и США осуществили 58 лунных миссий, удачных и неудачных. А потом лунная программа погрузилась в долгую спячку. Через много лет ее прервала Япония, в январе 1990 года выведя на околоземную орбиту 197-кг станцию Hiten (в переводе с японского «Летающий ангел»), которая запустила к Луне небольшой аппарат Hagoromo. Возможно, он достиг цели, но из-за поломки радиопередатчика не смог об этом сообщить. Тогда в центре управления решили отправить к Луне саму станцию, причем по очень хитрому многомесячному маршруту, так называемому низкоэнергетическому трансферу, разработанному американским специалистом по небесной механике Эдвардом Белбрано (для разгона по стандартному пути не хватало топлива). Hiten сошел с круговой орбиты вокруг Земли 24 апреля 1991 года и в начале октября превратился в спутник Луны. Особых научных результатов эта миссия не принесла, ибо на борту станции был лишь счетчик космических частиц, который не зарегистрировал ничего интересного. По команде с Земли 10 апреля 1993 года «Летающий ангел» врезался в Луну.

Новые модели В последние десятилетия на первое место вышла принципиально новая модель нецентрального мегаимпакта. Она была впервые сформулирована в середине 70-х годов Уильямом Хартманом и Дональдом Дэвисом, но настоящий успех завоевала на конференции по проблемам происхождения Луны, состоявшейся в гавайском городе Каилуа-Кона в 1984 году. Согласно этой теории, Луна возникла в результате косого удара, нанесенного по новорожденной Земле (точнее, еще прото-Земле) другой юной планетой с вдесятеро меньшей массой. Этот удар сильно раскрутил Землю (вот вам и объяснение аномально большого момента импульса!) и выбил в пространство чрезвычайно горячее испарившееся вещество, которое со временем остыло и сконденсировалось. Поскольку выброшенная материя была позаимствована из мантий прото-Земли и планеты-импактора, в ней оказалось немного железа, которое успело сконцентрироваться в незатронутых ударом ядрах обеих планет. Модель мегаимпакта дает возможность объяснить больше особенностей системы Земля-Луна, нежели ее конкуренты. Тем не менее, по мнению одного из самых авторитетных американских специалистов по лунной геологии Пола Спудиса из хьюстонского Института лунных и планетных исследований, в этом кроется и ее слабость. Дело в том, что изменяя параметры этой модели (например, варьируя характеристики импактора), можно объяснить практически все, что угодно. Это означает, что модель легко подтвердить, но трудно опровергнуть. Ученые к таким всеобъясняющим концепциям обычно относятся с недоверием. С другой стороны, профессор планетологии Гавайского университета Джефри Тейлор (к слову, организатор конференции в Каилуа-Кона) в беседе с «ПМ» подчеркнул, что фальсификация модели мегаимпакта вполне возможна, только для этого необходимо собрать более полные сведения о составе лунных пород.

США возобновили лунные полеты спустя 22 года после завершения программы Apollo. 25 января 1994 года к Луне с авиабазы Ванденберг отправился 227-кг зонд Clementine с лазерным альтиметром, детектором заряженных частиц и пятью видеокамерами, работающими в разных диапазонах ИК-, видимого и УФ-света. 20 февраля он вышел на окололунную орбиту, сделал 330 витков и отправил на Землю 2,5 млн оцифрованных снимков. 3 мая зонд свели с орбиты для рандеву с астероидом 1620 Географос, но маневр не удался, и он ушел навеки кружиться вокруг Солнца.

Луна вкратце

Возраст Луны надежно определен радиоизотопным методом и практически совпадает с земным — около четырех с половиной миллиардов лет. Уже упоминалось, что лунная поверхность состоит из «морей» и «земель». Последних куда больше, они занимают 84% лунной площади. С помощью космических аппаратов установлено, что «моря» (которые по пока неизвестной причине почти полностью сосредоточены на видимой стороне Луны) представляют собой гигантские ударные кратеры, заполненные базальтами, сформировавшимися при охлаждении прорвавшейся из глубин магмы. «Земли» расположены выше «морей» и покрыты многочисленными горными хребтами. Из-за полного отсутствия воздуха поверхность Луны днем разогревается в среднем до 107 градусов Цельсия, а в ночное время остывает до -153 градусов.
Строение Луны много проще земного. Она покрыта довольно тонкой корой, средняя толщина которой составляет около 70 километров. Примерно на три четверти кора состоит всего из трех элементов — кислорода, кремния и алюминия. Она покоится на частично расплавленной мантии, под которой может находиться железо-сернистое ядро радиусом 350−400 километров, существование которого, впрочем, пока не доказано. В отличие от Земли, Луна лишена планетарного двухполюсного магнитного поля, однако ее породы хранят слабый остаточный магнетизм.
На лунных «землях» имеется несметное количество давно погасших вулканов. Есть все основания считать, что когда-то Луна была одета океаном лавы как минимум пятисоткилометровой глубины, который со временем остыл и кристаллизовался. Луна проявляла весьма высокую тектоническую и вулканическую активность в течение первых 600 миллионов лет своего существования. Эту активность усиливали и метеоритные бомбардировки, интенсивность которых значительно снизилась, когда возраст Луны достиг 800 миллионов лет. К этому времени лунные катаклизмы внутреннего происхождения тоже пошли на спад и еще через триста миллионов лет практически прекратились. Правда, вулканические извержения все-таки еще происходили — как считается, в последний раз около 800 миллионов лет назад (впрочем, это лишь предположение). С тех пор Луну серьезно колеблют лишь удары крупных метеоритов (которые могут пробить кору и вызвать выброс лавы из мантии) и приливные силы Земли и Солнца.

Этот американский лунник провел детальное картирование всей поверхности Луны и (что стало крупной сенсацией) собрал данные, которые указывали на наличие льдов в глубоких кратерах вблизи южного полюса. Через четыре года его преемник Lunar Prospector с помощью нейтронного спектрометра вроде бы заметил ледяные залежи вблизи обоих полюсов. Однако эти результаты допускают различные интерпретации, посему вопрос о существовании лунного льда до сих пор остается открытым.

Именно Луна является основной причиной образования приливных явлений на Земле. В зависимости от фазы Луны прилив может быть квадратурным (наиболее низкий) и сигизийным (наиболее высокий). Причина — во взаимном положении Земли, Луны и Солнца.

Новейшие исследования

Три последние лунные миссии осуществили уже в нашем веке. 27 сентября 2003 года Европейское космическое агентство отправило к Луне экспериментальный корабль SMART-1 с плазменным маршевым двигателем, работающим на ксеноне. Как и Hiten, он двигался по низкоэнергетической трансферной траектории и в конце ноября 2004 года вышел на сильно вытянутую полярную окололунную орбиту. Оттуда он разглядел немало интересного, в частности обнаружил, что вблизи полюсов повышена концентрация весьма редкого на Луне водорода и что некоторые полярные зоны почти постоянно освещены Солнцем, чего никто не ожидал. 3 сентября 2006 года SMART-1 совершил запрограммированное самоубийство тем же самым способом, что и японский коллега.

А последние два зонда и сейчас работают на благо науки. 14 сентября 2007 года с японского космодрома на острове Танегашима стартовал почти двухтонный корабль Kaguya. Помимо видеокамеры высокого разрешения и 14 приборов он нес 53-кг лунный мини-спутник Ouna и 12 октября отстрелил его с окололунной орбиты. Во время работы над этой статьей оба аппарата функционировали штатно (лунного льда Kaguya пока не нашел). И наконец, 24 октября китайская ракета «Великий поход-3А» стартовала с 2350-кг орбитальной станцией Chang’e 1, которая сейчас тоже крутится вокруг Луны. Данными, полученными с ее помощью, китайские астрономы ни с кем пока не делятся. В этом году в путь должны уйти и новые лунники. Индия планирует отправить на полярную окололунную орбиту автоматическую станцию Chandrayaan-1, несущую с десяток приборов и небольшой зонд-импактор. NASA рассчитывает запустить еще два аппарата, Lunar Reconnaissance Orbiter и Lunar CRater Observation and Sensing Satellite.

Статья «Прекрасная Селена» опубликована в журнале «Популярная механика» (№5, Май 2008).

Луна: история наблюдения и исследования от наскальной живописи до космических аппаратов

Луна — единственный естественный спутник нашей планеты. Согласно общепринятой теории, это небесное тело образовалось приблизительно 4,5 млрд лет назад из материала, выброшенного в космос после столкновения протоземли с неизвестным объектом размером с Марс, ученые предполагают, что это была гипотетическая планета Тейя.

Люди уже много тысячелетий интересуются Луной и постоянно совершенствуют методы ее исследования: все начиналось с визуальных наблюдений, на основе которых создавались примитивные лунные календари и наскальные рисунки лунных фаз, и пришло к тому, что человек сумел ступить на лунную поверхность.

Предлагаем вспомнить основные вехи истории наблюдения и исследования Луны, начиная от древности и заканчивая нашими днями.

Костяная пластина из Абри-Бланшар, 30 000 год до н.э.

Артефакт ориньякской культуры (33—19 тыс. до н. э), напоминающий, по предположениям некоторых ученых, лунный календарь. Обнаружен в пещере Абри-Бланшар во Франции и представляет собой 10-ти сантиметровую гравированную кость с 69 засечками в виде змеиного узора, выстроенными в извилистую линию, которая меняет свое направление через каждые 15 засечек.

Фото: Gift of Elaine F. Marshack. Courtesy of the Peabody Museum of Archaeology and Ethnology, Harvard University/ Костяная пластина с засечками

По утверждениям научного журналиста Александра Маршака, засечки на этой кости отражают ход дней, прибывающая Луна (15 засечек) соответствует направлению линии слева-направо, убывающая (другие 15 засечек) — справа-налево (цикл фаз Луны составляет 29-30 дней). Таким образом данный календарь древние люди вели как минимум два месяца.

Пещера Ласко, 15-18 тысяч лет назад

В 1940 году во Франции группа школьников случайным образом наткнулась на пещеру, стены которой были покрыты причудливыми изображениями людей и животных. Ученые исследовали наскальную живопись и пришли к выводу, что рисунки были сделаны примерно 15 000-18 000 лет назад кроманьонцами.

Фото: bbc.com/ Наскальные рисунки в пещере Ласко

На стенах древние художники изображали, в основном, быков, лошадей, коз. Эти животные в палеолитическом искусстве, по мнению исследователей, являлись символами Луны, Солнца и зимы, соответственно. Изображения лошадей обозначали времена года, коз — начало зимы, которая ассоциировалась с восходом созвездия Козерога, быков — фазы Луны (интересно, что рядом с рисунками быков, а также оленей, были нанесены точки, которые могли знаменовать дни, таким образом древние люди знали продолжительность синодического месяца, это помогало им в охоте и быту).

В пещере Ласко ученые обнаружили не просто рисунки, а, скорее всего, первый известный нам лунно-солнечный календарь.

Курган Ноут (Ирландия), 3 000 год до н.э.

Во время раскопок кургана Ноут в Ирландии ученые нашли огромное помещение, на стенах которого были нанесены изображения 29-ти кругов, соединенных линиями. Как предполагают исследователи, эти символы могут олицетворять цикл фаз Луны, а линии — путь нашего спутника по небу.

Фото: cdn.knightlab.com/ Камень из кургана Ноут

Также были обнаружены и любопытные спиральные рисунки. После их изучения ученые пришли к выводу, что это очертания лунных морей, в частности на стенах изображались: океан Бурь, море Изобилия, море Нектара, море Дождей, море Облаков, море Влажности, море Кризисов.

I-II век н.э. Плутарх и лунный лик

Фото: wikipedia.org/ Бюст Плутарха

В это время древнегреческий философ Плутарх пишет свои диалоги “О лике, видимом на диске Луны”, в которых размышляет о природе и свойствах Луны, в частности он говорит, что тени на нашем спутнике напоминают очертания рек и долин, и что небесное тело может быть обитаемым.

II век н.э. Сатирическое сочинение о Луне

Древнегреческий писатель ассирийского происхождения Лукиан Самосатский издает свое сочинение “Правдивая история”, в котором рассказывает о путешествии героев на Луну и о их встрече с ее обитателями.

Фото: wikipedia.org/ Гравюра, на которой изображен Лукиан Самосатский

Произведение начинается с того, что автор вместе со своими спутниками отправляется в путь мимо Геркулесовых столбов на остров, где текут “реки вина и в изобилии мясо”. Досыта насытившись и напившись, герои начинают отдыхать, но вдруг их подхватывает вихрь и уносит к Луне.

Гости оказываются втянуты в войну между королем Луны и королем Солнца из-за колонизации Венеры. Армия Солнца выигрывает войну, после чего король перестает “омывать Луну солнечным светом”. Но стороны приходят к мирному соглашению, и поверхности спутника вновь касается живительная энергия.

Затем автор описывает жизнь на Луне и то, как она отличается от жизни на Земле.

Многие ученые считают работу Самосатского “первым научно-фантастическим произведением в мировой литературе, где есть космические путешествия, космические войны, инопланетные формы жизни”.

1178 год, наблюдения монахов

18 июня 1178 года, через час после захода Солнца, по меньшей мере пять человек сообщили, что стали свидетелями необычного явления в небе над югом Англии. Согласно заметкам монаха Гервасио, летописца Аббатства Христа в Кентербери, люди увидели, как “верхний рог полумесяца раскололся на две части”.

Фото: Pinterest.ru/ Иллюстрация, на которой изображены средневековые монахи, наблюдающие за астрономическим явлением, и летописец Гервасио

Некоторые ученые считают, что монахи наблюдали падение на Луну астероида, который оставил кратер Джордано Бруно, другие полагают, что это был оптический эффект, созданный метеором в небе Земли.

1505 год, карта Луны

Фото: editions.covecollective.org/ Один из рисунков да Винчи, на котором изображена часть Луны

Леонардо да Винчи делает рисунки поверхности Луны. Более светлым цветом он обозначает “водные пространства”, а темным — “сушу”. К сожалению, дошедшие до нас изображения Луны да Винчи не совсем разборчивы.

1609 год, Луна и Галилей

Фото: wikimedia.org/ Рисунок Луны Галилео, который он разместил в своей книге Sidereus Nuncius

В 1609 году итальянский астроном Галилео Галилей при помощи своей зрительной трубы, которая сперва обладала всего трехкратным увеличением, а после улучшения — тридцати двух кратным, провел первые детальные наблюдения нашего спутника. В свое устройство он увидел гористый рельеф, кратеры, низменности.

1647 год, атлас лунной поверхности

Фото: wikimedia.org/ Карта Яна Гевелия

В середине XVII века польский астроном Ян Гевелий, используя телескоп с фокусным расстоянием чуть более четырех метров, исследует Луну и составляет атлас лунной поверхности. Этим атласом астрономы пользовались почти целый век.

1651 год, названия лунных объектов

Фото: wikimedia.org/ Совместная карта Риччоли и Гримальди

В 1651 году иезуитский священник и астроном Джованни Баттиста Риччоли публикует книгу “Новый Альмагаст”. В ней были представлены все знания того времени по астрономии. В частности, в труд вошла карта Луны, составленная итальянским ученым Франческо Гримальди, с нанесенными на ней лунными морями и кратерами. Всем этим объектам Гримальди дал названия, многими из которых мы пользуемся по сей день. Интересно, что благодаря этой работе в астрономии появилась традиция давать кратерам имена ученых.

1830-1837 годы, подробная карта Луны

Фото: wikimedia.org/ Позднее издание карты Луны Медлера и Бера, 1885-1890 годы

В этот промежуток времени два немецких астронома, Иоганн Медлер и Вельгельм Бер, издают подробную карту нашего спутника, на поверхность которой было нанесено более 7000 различных деталей.

1839 и 1840 годы, снимки Луны

В 1839 году французский химик и изобретатель Луи Дагер получает первый дагерротип Луны, спустя год этот успех повторяет другой ученый, Уильям Дрейпер.

Фото: wikimedia.org/ Дагерротип Луны, сделанный Дрейпером

Фотографический процесс совершенствуется, и фотография становится важнейшим исследовательским методом в астрономии.

1897-1899 годы и 1896-1909 годы, фотографические атласы Луны

Фото: obspm.fr/ Обложка фотографического атласа Луны, выпущенного Парижской обсерваторией

Ликская астрономическая обсерватория и Парижская (1897-1899 годы и 1896-1909 годы, соответственно), публикуют первые фотографические атласы Луны. Материалами этих атласов начинают пользоваться астрономы всего мира. Чешский ученый Ладислав Вейник по фотографиям из атласа Ликской обсерватории составил атлас зарисовок нашего спутника. Карты Вейника содержали огромное количество мелких деталей поверхности, а поскольку в то время рисунки, напечатанные типографским способом, были более четкими, чем фотоснимки, труд чешского ученого принес большую пользу.

1953, наблюдение за Луной

15 ноября 1953 года астроном-любитель Леон Стюарт сфотографировал странное свечение на диске Луны. В 2003 году ученый NASA Бонни Буратти предположил, что явление, которое наблюдал Стюарт, было ничем иным, как падением астероида на лунную поверхность, в результате которого образовался кратер шириной 1,5 километра.

Фото: Courtesy JPL / Предполагаемое место падение астероида на лунную поверхность

Космический “камушек” вызвал взрыв, эквивалентный взрыву 35 атомных бомб (в пример берется бомба “Малыш”, сброшенная на Хиросиму).

1959 год, эпоха автоматических аппаратов

2 января 1959 года СССР запускает первый космический аппарат, направленный в сторону Луны — “Луна-1”. Зонд прошел на расстоянии 5000 км от нашего спутника и передал данные о веществах в окололунном прсотранстве. Также он обнаружил, что у нашего спутника нет глобального магнитного поля. В том же году в космос были отправлены станции “Луна-2”, она должна была доставить на поверхность Луны вымпел СССР (врезалась в спутник на скорости 3 км/с), “Луна-3” — сфотографировала обратную сторону космического тела.

Фото: Роскосмос / Фотография обратной стороны Луны, сделанная советским зондом Луна-3

Через два месяца после запуска “Луны-1” свой аппарат к Луне отправили и американцы — это была станция “Пионер-4”. Зонд пролетел на расстоянии 58 983 км от поверхности нашего спутника и измерил радиационную обстановку. С 1958 по 1963 годы США запустило 12 лунных станций, “Пионер-4” стала единственной успешной миссией за этот период.

1964-1965 годы, американские зонды

Фото: NASA / Первый снимок Луны, полученный космическим кораблем США Рейнджер-7. Большой кратер правее центра — Альфонс

В июле 1964 года США запускает свой очередной зонд к Луне — “Рейнджер-7”. Аппарату удается сделать детальные снимки поверхности космического тела до момента столкновения с Луной. Через год американцы удачно отправляют в космос еще два аппарата — “Рейнджер-8” и “Рейнджер-9”. Зонды также делают детальные снимки нашего спутника, а затем запланированно разбиваются о его поверхность.

1965-1966 годы, советские и американские зонды

В июле 1965 года советский “Зонд-3” фотографирует часть обратной стороны Луны, которую не смогла снять “Луна-3”. На основе данных аппаратов специалисты составляют первую полную карту невидимой части нашего спутника.

31 января 1966 года к Луне отправляют еще один советский зонд “Луна-9”. Станция совершает первую в мире мягкую посадку на спутник Земли. Ученые получают снимки деталей поверхности (до 1 мм), узнают, что никакого слоя пыли толщиной до 1 метра на Луне нет, измеряют интенсивность радиации.

Фото: Роскосмос / Поверхность Луны, снимок сделал после мягкой посадки советский зонд Луна-9

Через два месяца к Луне вновь летит советский аппарат “Луна-10”, который становится первым искусственным спутником космического тела.

В мае 1966 года США осуществляют первую мягкую посадку на спутник, делает это станция “Surveyor-1”. Спустя три месяца американцы отправляют к Луне станцию «Lunar Orbiter-1» — первый американский искусственный спутник Луны.

В последующие годы аппараты советской программы “Луна”, американских “Surveyor” и “Lunar Orbiter” становятся искусственными спутниками Луны и осуществляют мягкие посадки на ее поверхность.

1968 год, вокруг Луны

Фото: NASA / Поверхность Луны, снимок сделан командой Аполлон-8

В сентябре 1968 года прототип корабля “Союз 7К-Л1” — советский космический беспилотный аппарат “Зонд-5”, впервые делает облет вокруг Луны с живыми существами (внутри корабля находились степные черепахи). В декабре того же года американцы выполняют первый полет вокруг Луны, но уже с людьми на борту (миссия “Аполлон-8”).

1969 год, люди на Луне

США осуществляет первую экспедицию людей на наш спутник. Впервые в истории нога человека касается лунного грунта. Первые шаги по поверхности другого космического тела делают астронавты Нил Армстронг и Базз Олдрин (миссия “Аполлон-11”). Люди оставляют на Луне уголковый отражатель для точного измерения расстояния между Землей и Луной и сейсмометр для исследования лунотрясений.

Фото: NASA / Базз Олдрин на Луне. Снимок его напарника Нила Армстронга

В 1969 году была осуществлена вторая удачная экспедиция людей на Луну (миссия “Аполлон-12”), в 1971 году — третья и четвертая (миссии “Аполлон-14” и “Аполлон-15”), в 1972 году — пятая и шестая (миссии “Аполлон-16” и “Аполлон-17”).

1970 год, лунный грунт

В 1970 году СССР совершает первую автоматическую доставку лунного грунта на Землю (миссия “Луна-16”) и в этом же году отправляет на поверхность Луны первый в мире луноход “Луноход-1” (миссия “Луна-17”).

Фото: Роскоммос / Луноход-1

В 70-80-е годы Советский союз неоднократно доставляет с поверхности Луны грунт и отправляет на наш спутник луноходы.

1990 год, подключается Япония

Фото: JAXA / Мозаика, составленная из снимков, сделанных оптической навигационной системой Hiten во время падения станции на поверхность Луны 10 апреля 1993 года. Белая точка внизу справа — место столкновение

Станция “Hiten” становится первым японским искусственным спутником Луны. Изучает гравитационное поле.

1994-1998 годы, американские исследования

В 1994 году США отправляет к Луне аппарат “Clementine”. Зонд делает первую глобальную съемку спутника в разных спектрах для изучения минералогического состава и строит глобальную карту лунного рельефа.

Фото: NASA / Луна и Венера, сфотографированные аппаратом Clementine

В 1998 году к Луне летит «Lunar Prospector», который с орбиты измеряет химический состав поверхности спутника. Аппарат обнаруживает в кратерах наличие льда вблизи полюсов. На борту зонда находится капсула с частью праха человека — геолога Юджина Шумейкера. NASA разбивает станцию о поверхность, таким образом ученый становится первым человеком, похороненным на другом космическом теле.

2003 год, в игру вступает ЕС

Фото: NASA / Место жесткой посадки Смарт-1 и вспышка от столкновения. После этого события Комитет по космическим исследованиям установил правила по защите планет и их лун от загрязнения останками космических аппаратов

В 2003 году свой первый аппарат к Луне отправляет европейское космическое агентство. Зонд “SMART-1” получает первые данные о внутреннем строении кратера Шеклтон, в который никогда не попадает солнечный свет, и обнаруживает в нем большое количество льда.

2007 год, Япония и Китай

В 2007 году Япония запускает зонд “Кагуя” для изучения геологической эволюции Луны.

Фото: SHAO/CAS, Wuhan University/ Топографическая карта Луны, составленная после исследования спутника Чанъэ-1

В этом же году “в игру” вступает Китай. Поднебесная открывает программу по исследованию нашего спутника автоматической станцией “Чанъэ-1”. Аппарат провел трехмерную картографию лунной поверхности, составил первую тепловую карту Луны, занимался определением химических элементов, а также поиском гелия-3. Позже были китайские программы “Чанъэ-2” (2010 год) — зонд искал безопасное место для будущих китайских миссий, “Чанъэ-3” (2013 год) — посадка на лунную поверхность первого китайского лунохода, и “Чанъэ-4” (2019 год) — еще один китайский луноход, который впервые в истории совершил мягкую посадку на обратную сторону Луны.

2008 год, Индия собирается в путь

Фото: NASA/ Кругами выделены кратеры. Ученые NASA считают, что в большинстве этих кратеров находится более 600 млн кубических метров воды в виде льда

В 2008 году к лунной гонке присоединяется Индия. Она отправляет к Луне свой космический модуль с ударным зондом на борту “Чандраян-1”. Орбитальный аппарат обнаружил залежи льда в кратерах вблизи Северного полюса Луны, а также сфотографировал место посадки миссии “Аполлон-15” и следы колес лунного автомобиля.

2009-2013 годы, миссии NASA

Фото: NASA/ Первый снимок, который сделал LRO с орбиты

В 2009 году США запускает зонды “Lunar Reconnaissance Orbiter” и “Lunar CRater Observation and Sensing Satellite”, которые подтвердили, что на Луне есть залежи льда, а чуть позже, в 2011 и в 2013 годах — “The Gravity Recovery and Interior Laboratory” и “Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer” для изучения разреженной атмосферы спутника.

Человечество планирует исследовать Луну и дальше. В ближайшем будущем некоторые страны мира планируют вновь отправить человека на Луну: США в 2024 году, Китай и Россия к 2030 году. Кроме того, продолжится изучение нашего спутника с помощью автоматических станций и луноходов, которые со временем становятся все более и более совершенными.

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Связь с редакцией по электронной почте

Нашли ошибку? Пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *