Исследование Луны

Через 34 часа после старта “Луна–1” пронеслась на расстоянии 6 тыс. км от поверхности Луны, стала первой искусственной планетой Солнечной системы. На Землю была передана феноменальная новость: у Луны не оказалось магнитного поля! Потом эти данные уточнялись. Намагниченность пород там всё же существует, просто она очень мала, а регулярность магнита, так называемого диполя, как на Земле, на Луне нет. В сентябре того же года “Луна–2” совершила точное попадание (“жесткую посадку”) на Луну, а в октябре, через два года после запуска первого искусственного спутника, “Луна–3” передала первые телеснимки невидимой стороны Луны. Эта съёмка была повторена и дополнена “Зондом–3” в 1965 году и серией снимков американских спутников “Лунар Орбитер”.

 До этих полётов резонно  было думать, что обратная сторона похожа на видимую. Каково же было удивление астрономов, когда выяснилось, что на другой стороне Луны практически нет равнин – “морей”, там были сплошные горы. В результате были построены полная карта и часть глобуса естественного спутника Земли.

Затем последовали полёты с целью отработки мягкой посадки автомата на поверхности Луны. Американские аппараты “Рейнджер” провели фотографирование панорамы прилунения с высоты от нескольких километров до нескольких сот метров. Выяснилось, что буквально вся поверхность Луны испещрена малыми кратерами диаметром около 1 м.

Однако “пощупать” лунную поверхность удалось лишь через семь лет после первого попадания ракеты на Луну, слишком технически сложной оказалась задача прилунения в условиях отсутствия тормозящей атмосферы. Первую мягкую посадку совершил советский автомат “Луна–9”, затем – серия советских “Лун” и американских “Сервейеров”.

 Уже “Луна–9” развеяла миф  о том, что поверхность Луны  покрывает толстый слой пыли  или даже что её обтекают  пылевые потоки.

Плотность пылевого покрова оказалась равной 1–2 г/см³, а скорость пробега звуковых волн в слое толщиной несколько сантиметров была всего лишь 40 м/с. Были получены фототелепанорамы лунной поверхности с высокой разрешающей способностью. Первоначальные изображения Луны поступали на Землю только по радиотелеметрическим и телевизионным каналам. Они стали много качественнее и полнее после обработки фотографий, полученных возвращаемыми на Землю советскими аппаратами “Зонд–5” (1968 г.), “Зонд–8” (1970 г.).

Почти у всех планет Солнечной системы, кроме Меркурия и Венеры, имеются естественные спутники. Наблюдая за их движением, астрономы по величине момента инерции заранее узнают, однородна ли планета, сильно ли меняются её свойства от поверхности к центру.

У Луны естественных спутников нет, но, начиная с “Луны–10”, над ней периодически появлялись спутники–автоматы, измерявшие поле тяготения, плотность потока метеоритов, космическую радиацию и даже состав пород задолго до того, как лунный образец попал под микроскоп в земной лаборатории. Например, по концентрации радиоактивных элементов, измеренной со спутника, заключили, что лунные моря сложены породами, похожими на земные базальты. Величина момента инерции Луны, определённая с помощью спутников, позволила думать, что Луна гораздо менее расслоена по сравнению с Землёй. Эта точка зрения укрепилась, когда сперва астрономически рассчитали среднюю плотность Луны, а потом непосредственно измерили плотность образцов лунной коры – они оказались близкими.

Орбитальные измерения выявляли в гравитационном поле видимой стороны положительные аномалии – усиленное притяжение в районах крупных “морей”: Дождей, Нектара, Ясности, Спокойствия. Они были названы “масконами” (по–английски: “концентрация масс”) и представляют одно из уникальных свойств Луны. Не исключено, что аномалии масс связаны с вторжением более плотного метеоритного вещества или с перемещением базальтовой лавы под действием земного притяжения.

Последующие автоматы на Луне становились  всё сложнее и “умнее”. Станция  “Луна–16” (12 – 24 сентября 1970 г.) совершила мягкую посадку в районе Моря Изобилия. Робот–“селенолог” осуществил сложные операции: выдвинулась штанга с буровым станком, электробур – пустотелый цилиндр с резцами на конце – за шесть минут погрузился в лунный грунт на 250 мм, керн был упакован в герметичный контейнер возвращаемого аппарата. Драгоценный 100–граммовый груз был благополучно доставлен в земную лабораторию. Образцы оказались сходными с бальзатами, взятыми экипажем “Аполлона–12” в Океане Бурь на расстоянии около 2 500 км от места посадки “Луны–12”. Это подтверждает общность происхождения лунных “морей”. Семьдесят химических элементов, определённых в реголите Моря Изобилия, не выходят за рамки периодической системы Менделеева.

Реголит – уникальное образование, специфически “лунная почва”, не водой и не вихрями размытая, но изрытая бесчисленными ударами метеоритов, обвеваемая “солнечным ветром” быстролетящих протонов.

Второй автомат–геолог, “Луна–20”, в феврале 1972 года доставил на Землю  пробу грунта из высокогорного “материкового” района, разделяющего “моря” Кризисов и Изобилия. В отличие от базальтового состава “морского” образца, континентальная проба состояла в основном из лёгких светлых пород богатых плагиоклазом, окисью алюминия и кальция и имела очень низкое содержание железа, ванадия, марганца и титана.

Третий автомат–геолог, “Луна–24”, доставил в 1973 году на Землю последний  пока образец лунного грунта из зоны перехода от лунного “моря” к континенту.

...Едва терминатор – линия  смены дня и ночи – пересёк  Море Ясности, как на безжизненной поверхности Луны началось не предусмотренное природой движение. Странный, из металла, стекла и пластика механизм о восьми ногах-колёсах высотой чуть более метра и длиной немногим более двух “проснулся”. Откинулась крышка, служившая и солнечной батареей. Вкусив животворный электрический заряд, механизм ожил, встряхнулся, пополз вверх по склону кратера, обходя большой камень, вышел на ровное место и взял курс на борозду. Невидимый миру земной экипаж “Лунохода” у телеэкранов и кнопок ЭВМ начал пятый день перехода от “моря” к континенту Луны...

Передвижные станции  – луноходы – важный этап в изучении Луны. Впервые этот сюрприз космотехника преподнесла 17 ноября 1970 года, когда  в Море Дождей мягко опустилась “Луна–17”. По сходням посадочной ступени съехал и начал беспримерное путешествие по безводному лунному “морю” “Луноход–1” (Приложения, рис. 2). Он был невелик ростом и весил три четверти тонны, а энергии потреблял не больше бытового утюга. Но колёса с независимыми подвесками и электродвигателями обеспечивали его высокую проходимость и маневренность. А шесть телефотоглаз осматривали трассу и передавали панораму поверхности на Землю, где экипаж “Лунохода” с каждой вахтой набирался опыта управления его движением на дистанции 400 000 км.

 Через некоторое  время “Луноход” останавливался  – отдыхал, тогда начинали  работать научные приборы. Конус  с крестообразными лопастями вдавливался в грунт и поворачивался вокруг оси, исследуя механические свойства реголита.

Другой прибор с красивым именем “РИФМА” (рентгеновский изотопный флюресцентный метод анализа) определял относительное содержание в грунте химических элементов.

“Луноход–1” исследовал лунный грунт десять с половиной  земных месяцев – 10 лунных суток. В  липкую, толщиной в несколько сантиметров лунную пыль врезалась одиннадцатикилометровая колея “Лунохода”. Был обследован грунт на площади 8 000 м², передано 200 панорам и 20 000 лунных пейзажей, в 500 местах испытана прочность грунта, в 25 точках – его химический состав. На финише “Луноход–1” встал в такую “позу”, при которой на Землю был направлен уголковый светоотражатель. С его помощью учёные измерили расстояние Земля – Луна (порядка 400 000 км) с точностью до сантиметров, но и подтвердили, что берега Атлантики раздвигаются.

Через два года, 16 января 1973 года, на Луну был доставлен усовершенствованный  собрат семейства лунопроходцев  – “Луноход–2”. Задача у него была посложнее – пересечь морской  участок кратера Лемонье и  обследовать континентальный массив Тавр. Зато и экипаж уже с опытом и возможностей у новой модели больше. Глаза “Лунохода–2” были поставлены выше и обеспечивали большой обзор. Появились и новые приборы: астрофотометр исследовал светимость лунного неба, магнитометр – силу магнитного поля и остаточную намагниченность грунта.

 Работа автоматических  станций на Луне проходит в  очень непростых и непривычных  для землян условиях. Рассвет  каждого нового рабочего дня  “Лунохода” рассеивал далеко  не безосновательные опасения: пробудится  ли нежный организм автомата, не продрог ли он в стуже двухнедельной лунной ночи?

Астрофотометр всматривался в чужое небо Луны: даже днём при  свете Солнца оно было чёрным, звёзды, яркие и немигающие, стояли там  почти неподвижно, а над горизонтом сияло бело-голубое чудо – Земля  людей, ради знаний о которой предприняты столь трудные эксперименты.

 “Луноход–2” благополучно  просыпался 5 раз и на славу  трудился полный рабочий день. Два дня он двигался на юг, в направлении материка, потом  свернул на восток, к меридиональному  разлому. По мере перехода от “моря” к континенту содержание химических элементов в реголите менялось, железа становилось меньше, алюминия и кальция больше. Этот вывод подтвердился в дальнейшем, когда в земных лабораториях было изучено около полутонны образцов, взятых из девяти точек видимой стороны Луны: “моря” Луны сложен базальтами, континенты – габбро-анортозиатами.

Экипаж “Лунохода–2”  наловчился делать виражи и повороты, не снижая хода, скорость движения временами  достигала почти одного километра  в час. Вездеход пересекал кратеры диаметром в несколько десятков метров, взбирался на склоны крутизной 25^о, обходил каменный глыбы, имевшие несколько метров в поперечнике. Эти глыбы не результат выветривания, и не ледник приволок их, а страшные удары метеоритов вырвали тонны камней из коры Луны. Не будь такого благоприятного для геологов “сверхглубокого бурения” Луны метеоритами, они должны были бы довольствоваться лишь пылью да реголитом, а теперь имеют образцы коренных пород, раскрывающие секреты недр Луны.

...“Луноход” спешил. Как будто чувствовал, что впереди – открытие, приподнимающее завесу над одной из основных загадок Луны – парадокса магнитного поля...

 Как и спутники, и стационарные магнитометры, “Луноход”  не обнаружил на Луне стабильного  дипольного магнитного поля. Такого  как на Земле, с северным и южным полюсами, что можно, не страшась, бродить в любых чащобах с магнитным компасом. Нет такого поля на Луне, хотя вообще-то стрелка магнитометра на нуле не стояла. Но сила лунного магнита в тысячи раз меньше земной, кроме того, величина и направление магнитного поля меняются.

Отсутствие магнитного диполя на Луне естественно объяснить  отсутствием того механизма, который  как раз создаёт его в Земле.

Но что это? “Луноход”  продолжал своё шествие, а магнитологи  на Земле оцепенели от изумления. Остаточная (палео) намагниченность лунного грунта оказалась несоразмерно большей по сравнению со слабым полем. А ведь она воспроизводит состояние лунного магнита в те древние времена, когда породы затвердевали из расплава.

Все лунные образцы, доставленные на Землю, очень древние. Напрасно чаяли вулканологи найти на Луне следы современных извержений. Нет на Луне (вернее, не встречено) пород моложе трёх миллиардов лет. Так давно прекратились там излияния магмы, извержения вулканов. Затвердевая по мере остывания расплава, породы, как на магнитофоне, зафиксировали былое величие лунного магнитного поля. Оно было соизмеримо с земным.

...Три года прошло  со времени, когда, проработав  пять лунных дней и пройдя  около сорока километров, “Луноход–2”  замер в кратере Лемонье монументом славы космической техники 70-х годов XX века. С тех пор жаркие споры не затихают на страницах научных журналов, в залах конференций.

Известный свет на этот вопрос пролил лунный сейсмический эксперимент.

Таким образом, мне бы хотелось обобщить материал, который был собран за II^-ой этап исследований, в таблицу: