История исследования луны. Луна — изученная и загадочная

Рис.1

2 января 1959 года состоялся первый в истории запуск в сторону ночного светила. Луна-1 ("Мечта", так называли её журналисты) прошла в близи Луны и стала первым в истории первым искусственным спутником Солнца (рис. 1). Масса ее составляет 361кг. Она впервые достигла второй космической скорости и прошла на расстоянии шести тысяч километров от Луны. На станции размещались научные приборы для изучения радиационных поясов Земли, космических лучей, метеорных частиц.

Американская АМС "Пионер 4", массой всего 6кг, запущенная 3 марта 1959г прошла намного дальше от Луны - всего 60500км.

Победой советских инженеров стал запуск 14 сентября 1959 АМС "Луна 2". Она достигла Лунной поверхности, и доставила на Луну металлический диск с гербом СССР. Научные приборы показали, что Луна практически не имеет магнитного поля. Этот полет показал, что все расчеты были выполнены правильно.

Рис.2

Уже в следующем полете "Луна 3" облетела наш спутник (рис. 2). На борту этой станции была размещена фототелевизионная аппаратура, впервые передавшая на Землю снимки части видимой и невидимой стороны Луны. Это были самые первые фотографии, полученные из космоса. На них было много помех, но ученые все же выявили множество деталей обратной стороны Луны. В обработке этих снимков принимали участие ГАИШ, ЦНИИГАиК, Пулковская и Харьковская обсерватории. Благодаря методике отождествления деталей рельефа, разработанной под руководством Ю.Н.Липского, именно этой группе исследователей удалось выявить кратеров и других образований рельефа. Именно так появилась первая в мире карта обратной стороны Луны.

Через несколько лет фотографирование отдельных участков поверхности видимого полушария выполнили американские космические аппараты "Рейнжер 7,8,9 ". Эти аппараты разбились, но за время падения передавали на Землю снимки различного разрешения.

В 1965году советская космическая станция "Зонд" завершила фотосъёмку обратной стороны Луны. Оказалось, что там меньше темных участков поверхности, а вот кратеров было так же много, как и на видимой стороне Луны, некоторые из них были названы именами ученых и космонавтов. И, наконец, была создана первая полная карта Лунной поверхности. Она была составлена под научным руководством Ю.Н.Липского.

Первая мягкая посадка была осуществлена автоматической межпланетной станцией "Луна 9" в 1966г. Способ посадки был предложен главным конструктором С.П.Королевым. Телекамеры станции передали на Землю панорамы окружающей местности с разрешением в несколько миллиметров.

В 1966 на орбиту вокруг Луны были выведены искусственные спутники "Луна 10,11,12". В состав аппаратуры входили приборы спектрального анализа, гамма излучения и инфракрасного излучения.

В 1966 году американский аппарат "Сервейер 1" осуществил мягкую посадку на Луну и в течение шести недель передавал снимки поверхности.

В июне 1968 года аппарат "Сервейер" совершил мягкую посадку и исследовал образцы лунного грунта.

После этого американцы занялись подготовкой к отправке на Луну пилотируемого корабля. При этом они опирались на результаты полетов советских автоматических станций "Зонд", которые осенью 1968 года впервые совершили путешествие по маршруту Земля - Луна - Земля Была решена задача возвращения космических кораблей из межпланетных полетов. Были запущены "Сервейер 3, 5, 6, 7" (1966-1967) с целью исследования Лунной поверхности, для выбора места посадки космических кораблей "Апполон".

Пять американских искусственных спутников "Лунар Орбитер" фотографировали Лунную поверхность и изучали ее гравитационное поле.

Астронавты Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин осуществили посадку лунной кабины 20 июля 1969 года. Астронавты установили отражатель лазерного излучения, сейсмометр, сделали снимки, собрали 22кг образцов лунного грунта, пройдя около100 метров от посадочного модуля и пробыв на поверхности 2 часа 30 минут. В основном блоке на орбите находился Майкл Коллинз.

Советские автоматические станции "Луна 16, 20, 24" с помощью специального грунтозаборного устройства в автоматическом режиме собирали породу и в возвращаемых аппаратах доставляли ее на Землю.

Самоходные аппараты "Луноход 1, 2" выполняли исследования вдоль пути передвижения в 10,5 и 37 км, передавая на Землю множество снимков и панорам окружающей местности, а так же данные о физико-химическом составе лунного грунта. С помощью лазерного отражателя установленного на луноходе удалось уточнить расстояние от Земли до Луны.

В 1958 году в США было создано Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства - НАСА. Первоначально планировалось, что астронавты полетят уже в 1958 году, но многочисленные неполадки отодвигали дату запуска. Корабль, который вывел астронавтов на орбиту - назывался - "Меркурий". Кабина "Меркурия" была очень тесной и неудобной. В 1965 году НАСА приняла новую программу космических полетов "Джемини". Корабли этой серии оказались намного совершеннее и удобнее. Последний корабль серии "Джемини-12" совершил полет в ноябре 1966 года. Но гораздо раньше этого НАСА разработала проект под названием "Апполон". Серия "Апполон" оказалась самой совершенной из всех, которые удавалось до сих пор создавать конструкторами CLIA. Корабль вмещал трех астронавтов, имел надежный спускаемый аппарат и стыковочный модуль. Он имел возможность состыковываться одновременно с несколькими кораблями. Но даже такой совершенный аппарат имел свои недостатки. Один из них стал причиной трагедии на стартовом комплексе. Во время предполетной тренировки в электрической сети произошли короткое замыкание. В считанные минуты пламя охватило всю площадку и астронавты Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт Роджер Чаффи погибли.

Почти в тоже время погиб советский космонавт Владимир Комаров на экспериментальном корабле "Союз".

Длительный перерыв с 1977 по 1990 г.г. в исследованиях Луны космическими аппаратами объясняется, по-видимому, переосмыслением программ, связанных с дальнейшими исследованиями и подготовкой аппаратов нового поколения.

Япония в марте 1990 года своей ракетой "Нисан" вывела на орбиту вокруг Луны автоматический аппарат "Mycec A", с целью дистанционного исследования поверхности Луны. Однако выполнить эту программу не удалось.

Спектральную съемку поверхности Луны в 1990 и 1992 г. осуществила американская АМС "Галилео", которая, двигаясь по сложной орбите к Юпитеру, возвращалась к Земле дважды и фотографировала ее спутник.

КА "Клементина", запущенный в 1994 году помимо фотографирования поверхности Луны с помощью лазерного передатчика выполнял измерения высот рельефа, а по траекторным данным уточнялась модель гравитационного поля и некоторые другие параметры.

Специальные измерения в районе полюсов показали, что на дне постоянно затененных глубоких кратеров могут быть кусочки льда.

Запущенный в январе 1998 года американский космический аппарат "Лунар Проспектор" специально предназначался для уточнения площадей занятых льдом в приполярных районах. На основании данных, переданных космических аппаратов с орбиты в 100 км, предполагается, что у Луны имеется железосиликатное ядро размером в 300 км. Обширные исследования выполнялись этим аппаратом с низкой орбиты в 25 км.

Первый космический аппарат для изучения Луны и окололунного пространства был запущен в СССР (1959 г.). 7 октября 1959 года советский аппарат «Луна-3» передал на Землю первые снимки обратной стороны Луны, которую никогда еще не видел человек. В последующем, согласно советской космической программе, впервые осуществлена мягкая посадка на лунную поверхность, создан искусственный спутник Луны; осуществлено возвращение на Землю космического аппарата со второй космической скоростью после облета Луны, на лунную поверхность доставлены самоходные аппараты – «Луноходы», а на Землю – образцы лунного грунта.

Шестидесятые годы долго будут вспоминаться как десятилетие, ознаменовавшееся одним из величайших технических достижений человечества за всю историю его существования. После целой серии успешных исследований Луны с помощью автоматических станций 20 июля 1969 г. на лунную поверхность впервые ступила нога человека.

Первоначальной целью американской программы лунных исследований было получить хоть какую-нибудь информацию о Луне. Такова была программа «Рейнджер». Каждый космический аппарат серии «Рейнджер» был снабжен шестью телевизионными камерами, предназначенными для передачи снимков лунного ландшафта вплоть до того момента, когда аппарат разбивался при падении на поверхность Луны. Первые шесть запусков аппаратов «Рейнджер» закончились неудачно. Однако к 1964 г. неполадки были полностью устранены, и все люди нашей планеты получили возможность увидеть телевизионные «живые» изображения с Луны. В период с июля 1964 по март 1965 г. три аппарата «Рейнджер», устремившиеся к Луне, передали свыше 17000 фотографий лунной поверхности. Последние снимки были получены с высоты примерно 500м, и на них видны камни и кратеры поперечником всего в 1 м (рис.1).

Следующий важный этап в американских исследованиях Луны был отмечен одновременным осуществлением двух программ: «Сервейер» и «Орбитер». С мая 1966 по январь 1968 г. пять космических аппаратов серии «Сервейер» успешно совершили мягкую посадку на лунную поверхность. Каждый из этих треногих аппаратов был снабжен телевизионной камерой, манипулятором с ковшом и приборами для изучения лунного грунта. Успешные посадки «Сервейеров» (некоторые специалисты прежде всего опасались, что аппаратам придется погружаться в трехметровый слой пыли) создали уверенность в возможном осуществлении космической программы с использованием пилотируемых космических аппаратов.

В то время как пять «Сервейеров» были мягко посажены на лунную поверхность, пять аппаратов серии «Орбитер» были запущены на орбиты вокруг Луны с целью произвести обширную фотосъемку. Все пять запусков «Орбитеров» были успешно осуществлены в течение года – с августа 1966 по август 1967 г. Они передали на Землю в общей сложности 1950 прекрасных крупномасштабных фотографий, охвативших всю видимую с Земли сторону Луны и 99,5% обратной стороны. Тогда ученые впервые узнали, что на обратной стороне Луны нет морей. Оказалось, что там огромное количество кратеров (рис.2).

Полеты «Сервейеров» показали, что космические аппараты могут благополучно сесть на лунную поверхность. А фотографии, полученные «Орбитерами», помогли ученым выбрать место посадки для первого пилотируемого лунного аппарата. Так был проложен путь к осуществлению программы «Аполлон».

В период с декабря 1968 по декабрь 1972 г. на Луну совершили путешествия 24 человека (трое из них – дважды). Двенадцать из этих астронавтов в самом деле ходили по поверхности Луны. Программа «Аполлон» включала широкий круг геологических исследований, но основным ее достижением явилась доставка на Землю примерно 360 кг лунных пород.

Анализ образцов, доставленных экспедициями «Аполлон», показал, что существует три типа лунных пород, в каждом из которых скрыта важная информация о природе и эволюции Луны. Прежде всего, это анортозитовая порода (см. рис.3) – вид породы, наиболее распространенный по всей Луне. Она характеризуется высоким содержанием полевого шпата. Второй важный тип лунных пород – «криповые» нориты (KREEP). Они названы так из-за высокого содержания в них калия (К), редкоземельных элементов (REE) и фосфора (Р). Криповые нориты обычно встречаются в светлых горных районах Луны. Темные лунные моря покрыты морскими базальтами.

Анортозитовая порода представлена наиболее обильно: это самый древний тип пород, обнаруженных на Луне. Данные, полученные с помощью сейсмометров (оставленных космонавтами на поверхности Луны), а также результаты геохимических анализов, проведенных на расстоянии посредством приборов, установленных на спутниках, показывают, что кора Луны до глубины 60 км состоит преимущественно из анортозитовых пород. Среди трех основных лунных пород анортозит имеет самую высокую температуру плавления. Поэтому, когда первичная расплавленная поверхность Луны начала остывать, анортозитовая порода затвердела первой.

До осуществления программы «Аполлон» было три соперничающих теории происхождения Луны. Некоторые ученые полагали, что Луна в свое время могла быть просто захвачена Землей. Другие считали, что первичная Земля могла разделиться на две части (предполагалось, что Тихий океан – это «яма», оставшаяся после того, как Луна «вырвалась» из Земли). Но анализ лунных пород, по-видимому, свидетельствует в пользу третьего предположения о том, что Луна образовалась путем объединения крошечных камешков, обращавшихся вокруг Земли 4,5 млрд. лет назад, аккреция частиц под действием сил гравитации, действующих вблизи Земли, была в некотором роде уменьшенным вариантом процесса аккреции, происходившего в первичной солнечной туманности и приведшего к рождению планет.

«Рождение» Луны происходило весьма стремительно – возможно, всего за несколько тысяч лет. Когда миллионы и миллионы камней, обращающихся вокруг Земли, с силой ударялись о непрерывно увеличивающуюся в размерах Луну, ее поверхность должна была представлять собой море раскаленной добела лавы. Но как только большая часть камней была выметена Луной при ее движении вокруг Солнца, лунная поверхность могла начать остывать и затвердевать. Это было то самое время, 4,5 млрд. лет назад, когда стала образовываться лунная анортозитовая кора.

Температуры плавления как криповых норитов, так и морского базальта ниже, чем у анортозитовой породы. Поэтому существование этих двух более молодых типов лунного вещества должно указывать на важные события, происходившие на более поздней стадии эволюции Луны.
Криповые нориты характеризуются высоким содержанием элементов с достаточно высокой атомной массой. Из-за своих больших размеров эти атомы с трудом «включаются» в кристаллы, образующие анортозит. Другими словами, когда анортозитовая порода нагревается и частично плавится, эти атомы в основном «изгоняются» из основной породы. Поэтому естественно предположить, что криповые нориты образовались при частичном плавлении анортозитовой породы.

Криповые нориты встречаются в горных районах Луны. Пока еще не выяснено, как образовались лунные континенты. Но те же мощные процессы, которые послужили причиной образования лунных горных хребтов, могли также вызвать около 4 млрд. лет назад частичное плавление еще молодой тогда анортозитовой коры Такое предположение позволило бы объяснить наличие криповых норитов в горных хребтах, подобных тем, что окаймляют Море Дождей и Океан Бурь.

Очевидно, что в течение веков о поверхность Луны ударялось множество метеоритов. Именно поэтому на ней так много кратеров. Но самые большие следы ударов на лунной поверхности – это моря. Возможно, 3,5–4 млрд. лет назад по крайней мере десяток астероидоподобных объектов с силой столкнулись с Луной. Под действием столь разрушительных ударов на поверхности Луны возникли огромные кратеры, «прорвавшиеся» до жидких недр молодой Луны. Лава хлынула из недр Луны и за несколько сотен тысяч лет заполнила колоссальные кратеры. Темные ровные моря образовались, когда потоки расплавленной породы «заживляли» раны, нанесенные астероидами. Таково происхождение морского базальта – самого молодого из основных типов лунных пород.

На стороне Луны, обращенной к Земле, кора должна быть тоньше, чем на обратной стороне. Мощные удары планетезималей не смогли пробить кору на обратной стороне Луны. Значит, там не было протяженных пространств, затопленных лавой, и поэтому нет образований типа морей.
За последние 3 млрд. лет на Луне не происходило сколько-нибудь значительных событий. Только продолжали сыпаться на поверхность метеориты, хотя в значительно меньшем количестве, чем прежде. Постоянная бомбардировка мелкими телами постепенно взрыхлила лунную почву, или реголит, как ее следует правильно называть (Слово «почва» означает вещество, содержащее разлагающуюся биологическую массу. Термин «реголит» относится просто к покрывающей породе). Никакое крупное тело уже не сталкивалось с Луной после того, как гигантские камни километровых размеров образовали кратеры Коперник и Тихо.

Исследования показали, что бесплодный, стерильный мир Луны разительно отличается от земного. Все следы ранних этапов эволюции «активно живущей» Земли почти полностью стерты упорным действием ветра, дождя и снега, тогда как на безвоздушной безжизненной поверхности нашей ближайшей космической соседки, наоборот, навечно запечатлелись следы некоторых самых древних событий, происходивших в Солнечной системе.

Исследования Луны имеют длинную историю. Они начались еще до нашей эры, когда Гиппарх изучал движение Луны по звёздному небу, определил наклон лунной орбиты относительно эклиптики, размеры Луны и расстояние от Земли, а также выявил ряд особенностей движения.

С середины XIX века, в связи с открытием фотографии, начался новый этап исследования Луны: появилась возможность более детально анализировать поверхность Луны по подробным фотографиям (Уоррен де ла Рю и Льюис Резерфорд). В 1881 г. Пьер Жансен составил детальный «Фотографический атлас Луны».

В XX веке началась космическая эра, знания о Луне значительно расширились. Стал известен состав лунного грунта, учёные получили его образцы, составлена карта обратной стороны.

Изучение Луны автоматическими аппаратами

Впервые Луны достиг советский космический корабль «Луна-2» 13 сентября 1959 года. А впервые заглянуть на обратную сторону Луны удалось в 1959 г., когда советская станция «Луна-3» пролетела над ней и сфотографировала невидимую с Земли часть её поверхности. Ученые считают, что обратная сторона Луны представляет собой идеальное место для астрономической обсерватории. Оптические телескопы, размещенные здесь, не пробивались бы 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.

Во второй половине XX века США начали активно готовиться к высадке на Луну. Но для подготовки к пилотируемому полёту НАСА запланировало несколько космических программ: «Рейнджер» (фотографирование ее поверхности), «Сервейер » (мягкая посадка и съёмки местности) и «Лунар орбитер» (детальное изображение поверхности Луны). В 1965-1966 гг. НАСА осуществил проект MOON-BLINK по исследованию необычных явлений (аномалий) на поверхности Луны . "Сервейры" 3,4 и 7 были укомплектованы ковшом-захватом для зачерпывания грунта.

СССР проводил исследования на поверхности Луны с помощью двух радиоуправляемых самоходных аппаратов, «Луноход-1», запущенный к Луне в ноябре 1970 г., и «Луноход-2» - в январе 1973 г. «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.

«Луноход-1»

«Лунохо́д-1» - первый в мире планетоход, успешно работавший на поверхности Луны. Принадлежит к серии советских дистанционно-управляемых самоходных аппаратов «Луноход» для исследования Луны, проработал на Луне одиннадцать лунных дней (10,5 земных месяцев).

«Луноход-1» был оборудован:

• двумя телекамерами (одна резервная), четырьмя панорамными телефотометрами;
• рентгеновским флуоресцентным спектрометром РИФМА;
• рентгеновским телескопом РТ-1;
• одометр-пенетрометром ПрОП;
• детектором радиации РВ-2Н;
• лазерным рефлектором ТЛ.

Автоматическая межпланетная станция «Луна-17» с «Луноходом-1» стартовала 10 ноября 1970 г. и вышла на орбиту искусственного спутника Луны, а 17 ноября 1970 г. станция благополучно прилунилась в Море Дождей, и «Луноход-1» съехал на лунный грунт.

За время нахождения на поверхности Луны «Луноход-1» проехал 10 540 м, обследовав площадь в 80 000 м 2 , передал на Землю 211 лунных панорам и 25 тысяч фотографий. Максимальная скорость движения составила 2 км/час. В 25 точках лунного грунта проведён его химический анализ. На «Луноходе-1» был установлен уголковый отражатель, с помощью которого ставились эксперименты по точному определению расстояния до Луны.

«Луноход-2»

«Лунохо́д-2» - второй из серии советских лунных дистанционно-управляемых самоходных аппаратов-планетоходов. Был предназначен для изучения механических свойств лунной поверхности, фотосъёмки и телесъёмки Луны, проведения экспериментов с наземным лазерным дальномером, наблюдений за солнечным излучением и прочих исследований.

15 января 1973 г. доставлен на Луну автоматической межпланетной станцией «Луна-21». Посадка произошла в 172 километрах от места прилунения «Аполлона-17». Система навигации «Лунохода-2» оказалась повреждена и наземный экипаж лунохода ориентировался по окружающей обстановке и Солнцу. Несмотря на это, аппарат преодолел бо́льшее расстояние, чем «Луна-1», так как был внедрён ряд нововведений, например, третья видеокамера на высоте человеческого роста.

За четыре месяца работы прошёл 37 километров, передал на Землю 86 панорам и около 80 000 кадров телесъёмки, но его дальнейшей работе помешал перегрев аппаратуры внутри корпуса. Официально работа «Лунохода-2» прекращена 4 июня 1973 г.

Космическая программа «Луна» была свернута в СССР в 1977 г. Запуск «Лунохода-3» был отменен.

В августе 1976 г. советская станция «Луна-24» доставила на Землю образцы лунного грунта, японский спутник «Hiten» полетел к Луне лишь в 1990 г. Далее были запущены два американских космических аппарата - «Clementine» в 1994 г. и «Lunar Prospector» в 1998 г.

«Клементина»

«Клементина» - объединённая миссия Командования воздушно-космической обороны Северной Америки и НАСА по испытанию военных технологий и параллельного произведения детальной фотосъемки поверхности Луны.

Зонд «Clementine» передал на Землю около 1,8 млн. снимков поверхности Луны в чёрно-белом изображении. «Клементина» - первый зонд, передавший научную информацию, подтверждающую гипотезу о наличии воды на полюсах Луны. Это очень важное открытие, что вода в твёрдом состоянии, присутствует на Луне. Жидкая вода не может находиться на лунной поверхности, так как она испаряется под воздействием солнечного света и затем рассеивается в космическом пространстве. Но еще с 1960-х годов существует гипотеза, о том, что водный лёд сохраняется в кратерах Луны, куда не могут проникать лучи Солнца или же залегает на большой глубине. И вот она подтверждена. В чем важность этого открытия? Лунные ледники могут обеспечить водой первых колонистов, при этом на Луне возможно появление растительности.

«Lunar Prospector»

«Lunar Prospector» - а мериканская автоматическая межпланетная станция для исследования Луны, созданная в рамках программы НАСА «Discovery». Запущена 7 января 1998 г. Завершила работу 31 июля 1999 г.

АМС « Lunar Prospector» предназначена для глобальной съёмки элементного состава поверхности Луны, исследования её гравитационного поля и внутреннего строения, магнитного поля и выделения летучих веществ. «Lunar Prospector’у» предстояло дополнить и уточнить изыскания «Клементины», а главное - проверить наличие льда.

«Lunar Prospector» был запущен 7 января 1998 года на ракете-носителе Athena-2. В течение 1998 года были решены большинство научных задач, ради которых запускался аппарат: уточнён возможный объём льда на южном полюсе Луны, его содержание в грунте учёные оценили как 1-10 % и ещё более сильный сигнал указывает на наличие льда на северном полюсе. На обратной стороне Луны магнитометром были обнаружены сравнительно мощные локальные магнитые поля, которые сформировали 2 небольшие магнитосферы диаметром около 200 км. По возмущениям в движении аппарата было обнаружено 7 новых масконов (регион литосферы планеты или естественного спутника, вызывающий положительные гравитационные аномалии).

Также была проведена первая глобальная спектрометрическая съемка в гамма-лучах, по итогам которой были составлены карты распределения титана, железа, алюминия, калия, кальция, кремния, магния, кислорода, урана, редкоземельных элементов и фосфора, создана модель гравитационного поля Луны, что позволяет очень точно рассчитывать орбиту спутников Луны.

В 1999 г. АМС закончила свою работу.

Автоматические исследования Луны в XXI веке

После окончания советской космической программы «Луна» и американской «Аполлон» исследования Луны с помощью космических аппаратов были практически прекращены.

Но в начале XXI века Китай начал свою программу освоения Луны. Она включает: доставку лунохода и отправку грунта на Землю, затем экспедицию на Луну и постройку обитаемых лунных баз. Остальные космические державы, конечно, не могли промолчать и снова развернули свои лунные программы. О планах будущих лунных экспедиций заявили Россия, Европа, Индия, Япония. Европейское космическое агентство 28 сентября 2003 г. запустило свою первую автоматическую межпланетную станцию (АМС) «Смарт-1». 14 сентября 2007 г. Япония запустила вторую АМС для исследования Луны «Кагуя». А 24 октября 2007 г. 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 г. была запущена первая индийская АМС «Чандраян-1». В 2010 г. Китай запустил вторую АМС «Чанъэ-2».

В 2009 г. НАСА были запущены лунные орбитальные зонды- Lunar Reconnaissance Orbiter и Lunar Crater Observation and Sensing Satellite для сбора информации о лунной поверхности, поиска воды и подходящих мест для будущих лунных экспедиций. 9 октября 2009 г. 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 конкурсе участвуют несколько команд из разных стран, в том числе российская «Селеноход». Существуют планы по организации космического туризма с полётами вокруг Луны на российских кораблях - сначала на модернизированных «Союзах», а затем на разрабатываемых перспективных универсальных ПТКНП «Русь».

США собираются продолжать исследования Луны автоматическими станциями «GRAIL» (запущена в 2011 г.), «LADEE» (планируемой к запуску в 2013 г.) и др. Китай планирует запуск своей первой посадочной АМС «Чанъэ-3» в 2013 г., а затем лунохода к 2015 г. и АМС, возвращающей лунный грунт, к 2017 г. и строительства лунной базы к 2050 г. Япония объявила о будущих исследованиях Луны роботами. Индия планирует миссию в 2017 г. 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 г., «Луна-Ресурс-2» и «Луна-Ресурс-3» с луноходами в 2020 и 2022 гг., «Луна-Ресурс-4» по возврату собранного луноходами грунта в 2023 г., а затем планирует пилотируемые экспедиции в 2030-х гг.

Ученые не исключают, что на Луне может находиться не только серебро, ртуть и спирты, но и прочие химические элементы и соединения. Водяной лёд, молекулярный водород 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.

Вся эта вновь открытая лунная гонка связана с возможностью колонизации Луны. Что это значит?

Колонизация Луны

Под колонизацией Луны понимают заселение Луны человеком. Сейчас это не вымысел фантастических произведений, а реальные планы по строительству на Луне обитаемых баз. Бурное развитие космической техники позволяет надеяться, что колонизация космоса - вполне достижимая цель. В силу своей близости к Земле (три дня полёта) и достаточно хорошей изученности ландшафта, Луна уже давно рассматривается как кандидат для места создания человеческой колонии. Но хотя советские программы «Луна» и «Луноход» и американская программа «Аполлон» продемонстрировали практическую осуществимость полёта на Луну, они в то же время охладили энтузиазм создания лунной колонии. Это было вызвано тем, что анализ образцов пыли, доставленных космонавтами, показал очень низкое содержание в ней лёгких элементов, необходимых для жизни на Луне.

Для учёных лунная база является уникальным местом для проведения научных исследований в области планетологии, астрономии, космологии, космической биологии и других дисциплин. Изучение лунной коры может дать ответы на важнейшие вопросы об образовании и дальнейшей эволюции Солнечной системы, системы Земля-Луна, появлении жизни. Отсутствие атмосферы и более низкая гравитация позволяют строить на лунной поверхности обсерватории, оснащённые оптическими и радиотелескопами, способными получить намного более детальные и чёткие изображения удалённых областей Вселенной, чем это возможно на Земле, а обслуживать и модернизировать такие телескопы гораздо проще, чем орбитальные обсерватории. Луна обладает и разнообразными полезными ископаемыми: железом, алюминием, титаном; в поверхностном слое лунного грунта, реголите, накоплен редкий на Земле изотоп гелий-3, который может использоваться в качестве топлива для перспективных термоядерных реакторов. В настоящее время идут разработки методик промышленного получения металлов, кислорода и гелия-3 из реголита, найдены залежи водяного льда. Глубокий вакуум и наличие дешёвой солнечной энергии открывают новые горизонты для электроники, литейного производства, металлообработки и материаловедения. Луна также выглядит как весьма вероятный объект для космического туризма, который может привлечь значительное количество средств на её освоение, способствовать популяризации космических путешествий, обеспечивать приток людей для освоения лунной поверхности. Космический туризм будет требовать определённых инфраструктурных решений. Развитие инфраструктуры, в свою очередь, будет способствовать более масштабному проникновению человечества на Луну. Существуют планы использования лунных баз в военных целях для контроля околоземного космического пространства и обеспечения господства в космосе. Таким образом, колонизация Луны – вполне вероятное событие ближайших десятилетий.

12 сентября 1970 года в СССР была запущена АМС "Луна-16". С помощью операторов, которые управляли станцией по радио, она направилась к Луне, вышла на окололунную орбиту и 20 сентября в 8 часов 18 минут мягко прилунилась в Море Изобилия. Автоматическая станция "Луна-16" состояла из посадочной ступени с устройством для взятия грунта и космической ракеты "Луна-Земля" с возвращаемым аппаратом. При достижении лунной поверхности масса станции с запасом топлива на обратный путь составлял 1880 кг.

По команде с Земли автоматический бур углубился в поверхностный слой Луны на 35 см и взял пробу грунта. С помощью механической "руки" лунный грунт был поднят наверх. После следующей команды цилиндр с лунной породой разместился внутри контейнера возвращаемого аппарата. Затем буровой снаряд отдалился от возвращаемого аппарата, отверстие контейнера герметично закрылось.

В точно установленное время оператор, находившийся в наземном Центре управления, снова нажал кнопку. Через секунду с небольшим сигнал был принят станцией на Луне. Автоматически включился двигатель, и ракета, оставляя за собой огненный шлейф, покинула наш спутник и устремилась к Земле. На ее борту находился возвращаемый аппарат с контейнером.

24 сентября 1970 года в 8 часов 26 минут возвращаемый аппарат с образцами лунной породы совершил посадку на Землю. Контейнер с "дарами" Селены был передан в Академию наук СССР для исследований. Вес грунта составлял 105 г. Этот полет показал всему миру неисчерпаемые возможности космических автоматов в познании не только Луны, но и других планет Солнечной системы.

Но почему "Луна-16" совершила посадку именно в Море Изобилия (на некоторых картах Луны оно называется Морем Плодородия)? Место прилунения станции и взятие лунного грунта было намечено учеными заранее. Море Изобилия относится к числу типичных "морских" образований на Луне. Это средняя по размерам равнина, со всех сторон окруженная приподнятыми материковыми щитами. Такие селенологические структуры специалисты-селенологи называют "круговыми морями".

Исследования показали, что по химико-минералогическому составу вещество грунта, взятого в Море Изобилия, похоже на базальты, добытые экипажем КК "Аполлон-12" в Море Познанном, которое по существу представляет собой юго-восточную окраину Океана Бурь. Расстояние между местами, где были взяты эти образцы, около 2,5 тыс. км. Все это может служить доказательством общности происхождения большинства лунных "морей", а возможно, и всех "морских" образований на Луне. 70 химических элементов, обнаруженных в образцах вещества из Моря Изобилия, имеются в таблице периодической системы элементов Д. И. Менделеева.

В честь памятного события - полета на Луну АМС "Луны-16" и проведенных ею исследований - место посадки станции было названо Залив Успеха.

Еще весь мир находился под впечатлением полета нашего умного "лунника", как 17 ноября 1970 года в Море Дождей южнее Залива Радуг прилунилась новая автоматическая станция - "Луна-17". Она доставила на Луну первый в мире советский автоматический самоходный аппарат "Луноход-1", оборудованный научной аппаратурой, приборами связи и наблюдения. И слово "луноход" в те дни так же быстро вошло в употребление во всем ми-ре, как в 1957 году русское слово "спутник".

Вот включились телекамеры, установленные в передней части самоходного аппарата; по специальному трапу "Луноход- 1" сошел со станции на Луну и стал двигаться по пустынной поверхности Моря Дождей. Миллионы телезрителей были свидетелями этого небывалого события - шествия первого вездехода по Луне. А когда на пути оказывались крупные камни и воронки, он тотчас же останавливался, поворачивался и обходил препятствия.

С помощью специальной аппаратуры, установленной на луноходе, определялся химический состав поверхностного слоя лунного грунта. Для этого аппаратура имела радиоактивный изотоп рентгеновского излучения, который облучал грунт рентгеновскими лучами; специальные анализаторы исследовали отраженное излучение. Поскольку каждый химический элемент излучает присущий только ему спектр рентгеновских лучей, по характеру спектра определяли содержание того или иного химического элемента в лунном грунте.

Исследование механических свойств лунного грунта производилось с помощью другого прибора. Это был конус, который вдавливался в грунт и поворачивался вокруг продольной оси. Усилия, действовавшие на конус, непрерывно регистрировались. В результате были получены важные характеристики лунного грунта, позволяющие представить, как он сопротивляется сжатию и сдвигу.

Луноход проявил на редкость большое трудолюбие. Полностью выполнив программу исследований, рассчитанную на три месяца, он оказался способным работать еще семь месяцев по дополнительной программе. И это несмотря на то, что в декабре 1970 года в результате сильной вспышки на Солнце он получил очень большую дозу рентгеновского излучения. Для человека такая доза была бы смертельной...

Двигаясь по пустынному бездорожью, где были опасные спуски и крутые подъемы в кратерах, и совершая сложные маневры среди нагромождений обломков скал и камней, луноход с наступлением долгой полумесячной ночи "засыпал" на том месте лунной поверхности, где его заставал солнечный закат. А с восходом Солнца и наступлением нового полумесячного лунного дня он "просыпался" и снова приходил в движение. Так он прошел по западной окраине Моря Дождей 10,5 км и возвратился (подумать только!) к месту посадки станции "Луна-17". В результате вывода лунохода в исходную точку пути в конце третьего рабочего лунного дня практически была проверена высокая точность методов навигации и надежность навигационной системы на Луне.

Мало кому известно, что сфера научных исследований лунохода простиралась далеко за пределы мира Селены - в необозримые просторы галактик. На "Луноходе-1" был установлен небольшой рентгеновский телескоп для измерения величины фона внегалактического рентгеновского излучения.

Благодаря космическим исследованиям было установлено, что вся Вселенная светится в рентгеновских лучах. Свечение это исходит, видимо, от межгалактического газа, нагретого до температуры в сотни тысяч градусов. И тут очень важно установить его среднюю плотность. Ведь от величины этой плотности зависит будущее нашей Вселенной: то ли она будет расширяться вечно, то ли расширение прекратится и через 10-20 млрд лет начнется обратный процесс - сжатие...

16 января 1973 года автоматическая станция "Луна-21" доставила на дно кратера Лемонье (его диаметр - 51 км), расположенного на восточном побережье Моря Ясности, новый самоходный аппарат - "Луноход-2". Здесь как раз переходная зона "море-материк", что для ученых представляет особый интерес, так как в подобных районах Луны исследования еще не проводились.

За пять лунных дней он проехал по Луне 37 км, обследовал по пути мелкие кратеры и линии разломов.

Итак, основная форма лунного микрорельефа - кратеры. На панорамных снимках, переданных луноходами, хорошо просматриваются кратеры размером до 50 м в поперечнике. Часть кратеров, видимо, образовалась в результате вторичных ударов - падений обломков лунной породы. Обломки горных пород в виде камней и больших каменных глыб - самая обычная "достопримечательность" лунного ландшафта.

Для проведения магнитных измерений по трассе движения на "Луноходе-2" находился высокочувствительный магнитометр. Наблюдения показали, что ныне Луна не обладает заметным магнитным полем. Однако в отдельных местах лунные породы оказались сильно намагниченными!

В начале этого очерка уже рассказывалось об удивительных "похождениях" первого автоматического лунного "геолога" - "Луны-16". Благодаря ее успешному полету отечественные ученые впервые получили возможность исследовать лунное вещество в своих лабораториях.

21 февраля 1972 года на поверхность горного материкового района Луны (с перепадом высот до 1 км), расположенного между Морем Изобилия и Морем Кризисов, опустилась автоматическая станция "Луна-20". Процесс бурения грунта в материковом районе был более сложным - грунт оказался более твердым, чем на "морской" равнине Моря Изобилия, где забор лунной породы производила "Луна-16". Проходку скважины удалось сделать только на глубину 300 мм. Вес добытого образца лунной породы, доставленного на землю, составил всего лишь 55 г.

Третий автоматический лунный "геолог" - "Луна-24" была оборудована приспособлением для глубинного бурения. 18 августа 1976 года она совершила посадку в юго-восточном районе Моря Кризисов. По команде с Земли было произведено бурение на глубину около 2 м. На Землю доставлено 170 г лунной породы. Этим полетом.советская программа космических исследований Луны была завершена.

Как человек изучал Луну?

Из литературных источников и интернета я узнала , что о Луне многое знали уже древние греки. Демокрит полагал, что пятна на Луне - это огромные горы и долины. Аристотель показал шарообразность формы Луны. Греки понимали, что Луна обращается вокруг Земли и одновременно вращается вокруг своей оси. Свой вклад в изучение Луны внесли ученые Галилео Галилей и Исаак Ньютон.

Не ослабевает интерес к Луне и в наши дни.

21 июля 1969 года человек в первый раз ступил на поверхность Луны. Первый полёт на Луну совершили космонавты Нил Армстронг, Эдвин Коллинз, они находились там 22 часа. Прилунение транслировалось по телевидению, и зрители с удивлением наблюдали за огромными прыжками космонавтов по лунной поверхности.

Исследования камней, привезённых космонавтов, показали, что Луна состоит из более легких материалов, чем Земля, и сила притяжения на Луне в шесть раз меньше, чем на нашей планете. Именно поэтому космонавты могли совершать прыжки в шесть раз длиннее, чем на Земле.

Японский спутник позволил сделать удивительное открытие на поверхности Луны. Оказывается, она полна кратеров, в которых смогут жить будущие поколения людей-колонистов. Уникальная находка попалась ученым на глаза при просмотре фотографий, сделанных космическим аппаратом за два года полетов.

Почему мы видим Луну в разных формах?

луна фаза влияние самочувствие

Хотя нам кажется, что форма Луны меняется день ото дня, на самом деле изменение касается лишь видимой части поверхности, освещённой Солнцем. Эти изменения вида мы называем фазами Луны. Луна завершает цикл, проходя все фазы, за 29 дней 12 часов и 44 минуты. В этом цикле, называемом лунным месяцем, различаются четыре фазы:

1. Новая Луна, или новолуние. Сторона Луны, видимая с Земли, не получает солнечный свет.

2. Растущая четверть. Солнечный свет освещает с каждым днём всё большую часть видимой стороны Луны.

3. Полная Луна. Солнце освещает всю видимую сторону Луны.

4. Убывающая четверть. Солнечный свет освещает с каждым днём всё меньшую часть видимой стороны Луны.

Как происходит лунное затмение?

С Земли видно Луну, потому что солнечные лучи освещают её и от неё отражаются к нашей планете. В определённых случаях этого не происходит и Луна, обычно хорошо видимая на небосводе, остаётся скрытой. Это случается, когда Земля находится между Солнцем и Луной. Солнце освещает Землю, и она отбрасывает в противоположную сторону тень, закрывающую Луну. Тогда, кажется, что Луна исчезла, и мы называем это явление затмение. Когда в результате перемещения тень Земли перестаёт попадать на поверхность Луны, она снова становится видимой, поскольку солнечный свет снова её освещает.

Оказывает ли Луна влияние на Землю?

Земля и Луна имеют взаимное притяжение, и если принять во внимание их близость то это притяжение настолько сильно, что его легко можно наблюдать. Сила притяжения Луны проявляется в изменении уровня морей и океанов, поскольку вызывает приливы и отливы. Когда морская вода притягивается Луной, то её объём увеличивается и уровень повышается, огромные массы воды поднимаются во время прилива, притягиваемые Луной, а затем опускаются во время отлива. Этот процесс похож на дыхание. Вдох- втягивание воздуха, и выдох - выпускание воздуха, подобны подъёму и убыванию морской воды. Огромная энергия, накопленная в этих массах воды во время движения, используется для выработки электричества.

Луна влияет не только на приливы и отливы в морях и океанах, но и влияет на процессы роста садово-огородных культур.

Любой календарь садовода обязательно опирается на цикл лунного месяца. И многие садоводы любители на своём опыте убедились в мощности влияния Луны на их урожай. Между тем тело человека, также как и растения включает в себя значительный процент воды. С возрастом этот процент уменьшается. Но в среднем, как нам говорили в школе, примерно на 70 % человеческий организм состоит из воды. И поэтому хотим мы того или нет, признаём мы это или нет, но тело наше, также как и растения подчиняется элементарным законам физики. Уж если могучие океаны вынуждены им подчиняться, то мы и подавно.