Астрономия

Содержание раздела

Что мы знаем о Вселенной

Луна-объект космических исследований

В общей программе исследований космоса Луна занимает особое место. Близость ее к Земле, возможность путем исследования ее физических условий, рельефа, состава и свойств грунта расширить наши знания о Солнечной системе сделали Луну важнейшим объектом космических исследований.

2 января 1959 г. в сторону Луны стартовала первая советская автоматическая станция "Луна-1". В последующие годы на Луну были запущены десятки автоматических станций и космических аппаратов, и каждый запуск приносил ученым что-то новое о Луне, позволял продвинуться вперед в изучении ее природы,

Станция "Луна-1" пролетела на расстоянии 5-6 тыс. км от поверхности Луны. Измерения, произведенные приборами этой станции, позволили ученым сделать два важных вывода. Во-первых, было установлено, что в окрестностях Луны существенное магнитное поле отсутствует. Во-вторых, в межпланетном пространстве были зарегистрированы потоки ионизированной плазмы - так называемый солнечный ветер.

В сентябре 1959 г. станция "Луна-2," достигла Луны вблизи восточной границы Моря Дождей, в районе кратеров Архимед и Автолик. Приборы станции провели измерения в непосредственной близости от лунной поверхности. Подтвердилось, что у Луны отсутствует интенсивное магнитное поле и радиационный пояс.

4 октября 1959 г. стартовала станция "Луна-3". Она облетела Луну, сфотографировала ее невидимую сторону и передала фототелевизионные изображения на Землю. На этих фотографиях люди впервые увидели особенности строения невидимого с Земли полушария. Съемки обратной стороны Луны продолжила станция "Зонд-3". На основании полученных снимков были составлены первая карта обоих полушарий Луны и первый лунный глобус.

Снимки показали, что обратная сторона нашего спутника по характеру рельефа совершенно не сходна с видимой. Она оказалась сплошь сильно гористой, усеянной бесчисленными кратерами самой различной величины - диаметром от 5 до 100 км и более. Большинство кратеров получили названия в честь крупнейших ученых мира, и на карте Луны появились названия - Ломоносов, Попов, Циолковский, Эдисон, Герц, Джордано Бруно, Жолио-Кюри и др. Четко выделяются почти прямолинейные цепочки протяженностью до 600 км и более, состоящие из нанизанных кратеров с диаметрами 10-30 км. "Морей" несколько, они занимают 10% поверхности. На обратной стороне обнаружены особые образования, названные талассоидами, т. е. море-подобными. Талассоиды отличаются от "морей" тем, что они не темные и их поверхность усеяна многочисленными кратерами.

Новый этап в изучении природы Луны начался в феврале 1966 г., когда станция "Луна-9" совершила мягкую посадку в восточной части Океана Бурь. На переданных на Землю панорамах лунной поверхности были видны мельчайшие детали поверхности в этой части Луны. По снимкам видно, что "Луна-9" заметно не погрузилась в грунт. Видно, что не погрузились при падении, пролежали длительное время и не занесены пылью лунные камни. Значит, породы поверхностного слоя Луны достаточно прочны, глубокий слой пыли отсутствует. Бытовавшая до тех пор гипотеза о мощном пылевом покрове была отвергнута.

В дальнейшем были созданы автоматические искусственные спутники Луны. Они продолжили исследования Луны и окололунного пространства. Научные приборы первого спутника - станции "Луна-10" - помогли определить содержание естественных радиоактивных элементов в лунных породах. На Луне были обнаружены породы, близкие по составу к широко распространенным на Земле базальтам.

Второй искусственный спутник Луны - станция "Луна-11", выведенная на орбиту 27 августа 1966 г., дополнила программу изучения длинноволнового космического радиоизлучения. Основные выводы, сделанные по результатам исследований на "Луне-10", были подтверждены и расширены.

Станция "Луна-12" продолжила начатые исследования. Кроме того, перед ней стояла новая задача -сфотографировать отдельные участки Моря Дождей с высот 100-340 км. Это было необходимо, чтобы детально изучить лунную поверхность в этом районе и картографировать ее.

Важный вклад в изучение Луны внесла автоматическая станция "Луна-13". Она совершила мягкую посадку в Океане Бурь в декабре 1966 г. Впервые в мире были измерены плотность лунного грунта и его механические свойства. Данные с "Луны-13" подтвердили вывод о достаточной прочности лунного грунта. Американские ученые в эти годы исследовали Луну с помощью космических аппаратов "Рейнджер", "Сервейер" и "Лунар Орбитер".

Наблюдения за полетами искусственных спутников Луны и анализ траекторных измерений показали, что, пролетая над определенными районами Луны, спутник отклонялся от расчетной траектории полета. Эти отклонения не связаны с возмущающим воздействием Солнца и планет. Естественно предположить, что причиной отклонений служат местные концентрации масс - масконы. Наиболее крупные масконы залегают под круговыми "морями", например под Морем Дождей, согласно расчетам - на глубине от 25 до 125 км. Природа масконов до конца еще не ясна. Одни ученые считают, что масконы -гигантские железо-никелевые метеориты, упавшие на Луну и погрузившиеся в глубину под слой жидкой лавы. Другие связывают появление масконов с эволюцией структуры лунных недр. Будущие исследования раскроют истинную природу масконов.

Новое крупное событие в изучении Луны произошло в 1969 г. Космический корабль "Аполлон-11" с экипажем из трех космонавтов (Н. Армстронг, Э. Олдрин и М. Коллинз) достиг окрестностей Луны и вышел на окололунную орбиту. От основного блока корабля отделился двухступенчатый лунный отсек, доставивший на поверхность Луны Н. Армстронга и Э. Олдрина. Космонавты разместили на Луне два прибора - сейсмометр и лазерный отражатель, собрали образцы лунного грунта, сфотографировали окружающую местность. Затем они стартовали с Луны во взлетной ступени лунного отсека, которая встретилась и состыковалась на окололунной орбите с основным блоком. Там их поджидал М. Коллинз. В основном блоке корабля экипаж в полном составе вернулся на Землю. В последующие годы было еще несколько лунных экспедиций.

1970 год ознаменовался выдающимся достижением советской космонавтики: 12 сентября на Луну стартовала автоматическая станция "Луна-16", совершившая 20 сентября мягкую посадку в районе Моря Изобилия; автоматический грунтозаборник пробурил грунт до глубины 35 см, взял его и поместил в контейнер возвращаемого аппарата. 21 сентября космическая ракета с этим аппаратом стартовала с Луны., Впервые в истории космонавтики автомат стартовал с другого небесного тела Солнечной системы и вернулся на Землю.

Что можно сказать о результатах предварительного изучения лунного грунта? Лунный грунт - разнозернистый порошок, который легко слипается в отдельные рыхлые комки. Эта особенность существенно отличает его от земной пыли: он скорее напоминает влажный песок или комковатую структуру земных почв.

Цвет лунного грунта темно-серый или черноватый.; Правда, оценку цвета лунного грунта затрудняют его своеобразные отражающие и рассеивающие свойства. В зависимости от того, под каким углом зрения мы смотрим на лунный грунт, у него возникают то зеленоватые, то красно-бурые оттенки.

Обнаружены в лунном грунте застывшие капли-шарики - и прозрачные, и мутноватые. Интересно, что у лунного вещества оказалась чрезвычайно низкая теплопроводность: даже самые хорошие теплоизоляционные материалы на Земле передают тепло все-таки лучше, чем лунный грунт.

При изучении состава пород, доставленных из Моря Изобилия, оказалось, что лунный грунт содержит около 70 химических элементов и изотопов: кремний, титан, алюминий, железо, магний, торий, уран, цирконий и др. Изучение лунного грунта позволило ученым сделать некоторые выводы о типе лунных пород и об их происхождении. Что касается возраста образцов лунных пород, доставленных на Землю, то их анализ дал различные оценки - от 3 до 4,6 млрд. лет. Большинство ученых считают, что возраст нашего естественного спутника составляет около 4,6 млрд. лет, т. е. Луна и Земля образовались примерно в одно и то же время.;

Кристаллические породы поверхности лунных "морей" базальтового типа, но содержание в них химических элементов несколько иное, чем у земных базальтов. По-видимому, лунные "моря" являются равнинами, затопленными когда-то вулканической лавой. Ученые полагают, что образование различных типов пород на Земле и Луне (и, вероятно, на других планетах земной группы) шло сходными путями, хотя и достигало разных этапов эволюции. Вещество этих лавовых морей подверглось своеобразным эрозийным процессам. На Земле горные породы разрушаются под влиянием главным образом воды, углекислоты, организмов. На Луне породы разрушают солнечный ветер, удары метеоритов, значительные колебания температуры, космический вакуум.

В чем значение выполненного космического эксперимента? Во-первых, это решение крупнейшей технической задачи, открывающее широкие перспективы в изучении Солнечной системы. Недалеко то время, когда более совершенные преемницы нашей "Луны-16" будут стартовать с других планет, чтобы доставить на Землю образцы пород с Меркурия, Марса и других небесных тел. Во-вторых, громадное значение имеет доставка на Землю лунного грунта и его изучение. Человечество стремится познать, как произошла и развивалась Солнечная система, какова ее судьба. Для этого необходимо проанализировать чрезвычайно обширную совокупность факторов, в частности определить состав вещества, из которого состоят различные небесные тела. Ученые достаточно хорошо изучили состав поверхностного слоя Земли, а также состав метеоритов. На повестке дня - изучение состава других объектов в Солнечной системе. Несомненно, важное значение имеет доставка образцов из различных районов Луны: ведь проблема происхождения Луны тесно связана с проблемой происхождения Солнечной системы. Кроме того, исследование лунных пород особенно ценно для понимания процессов на Земле в период ее раннего существования. Поэтому изучение физических свойств и химического состава пород из различных районов Луны, определение возраста Луны очень важно для решения фундаментальных космогонических проблем.

10 ноября 1970 г. с Земли стартовала автоматическая станция "Луна-17", доставившая на поверхность нашего естественного спутника самоходный аппарат "Луноход-1". Первая в мире передвижная лунная лаборатория была оснащена комплексом новейшей научной аппаратуры.

Передвижная лаборатория начала работу 17 ноября 1970 г. и завершила ее 4 октября 1971 г. За эти десять с половиной месяцев на поверхности Луны в условиях космического вакуума, радиации, значительных перепадов температуры и сложного рельефа местности по трассе движения все системы и научные приборы передвижной лаборатории функционировали нормально. Как основная, так и дополнительная программа научных исследований Луны, а также программа инженерно-конструкторских испытаний были выполнены.

"Луноход-1" прошел расстояние 10540 м. Была обследована поверхность на площади 80 тыс. м²; телевизионные системы аппарата передали на Землю более 200 панорам и свыше 20 тыс. снимков лунной поверхности. Более чем в 500 точках по трассе движения "Лунохода-1" изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта. В 25 точках проведен анализ химического состава. Планомерно измерялось космическое рентгеновское излучение и исследовалась радиационная обстановка на Луне.

С помощью "Лунохода-1" ученые изучали характери особенности поверхности типичного лунного "моря"-Моря Дождей. Анализ комплексной информации показывает, что по общей морфологии, характеру рыхлого поверхностного слоя и распространенности кратеров и камней обследованный район близок к прежде изученным "морским" районам экваториальной зоны Луны. Это указывает на общность закономерностей формирования и эволюции поверхностей на значительном пространстве лунных "морей". Изучение относительной распространенности и характера кратеров показало, что количество свежих каменистых кратеров с четкими формами рельефа незначительно. Похоже, что процесс образования кратеров на поверхности Луны сильно растянут во времени и с возрастом контуры кратеров становятся сглаженнее, смягченнее. Происхождение большинства таких кратеров ударно-взрывное. Поля камней, обнаруженные "Луноходом-1" на пути движения, в основном связаны с выбросами из кратеров. Сравнение формы камней в зоне выбросов показывает, что со временем они округляются и сглаживаются.

Результаты анализа химического состава пород показали, что горные породы в районе исследований по составу близки к базальтам. Эти данные подтверждают гипотезу интенсивного развития базальтового вулканизма на Луне в ранние этапы ее существования. Базальты широко распространены и на Луне, и на Земле. Это свидетельствует о том, что на всех планетах земного типа процесс выплавления базальтовой магмы проходил одинаково. "Луноход-1" передал на Землю уникальную по своему характеру и обширную по объему научную информацию. Она послужит дальнейшему расширению наших знаний о космическом пространстве.

Сложная техническая задача была решена в ходе полета станции "Луна-20" в феврале 1972 г. Станция совершила мягкую посадку в труднодоступном горном районе между Морем Изобилия и Морем Кризисов, забрала грунт и доставила его на Землю. Образцы грунта с "Луны-20" представляют собой мелкозернистый порошок с примесью более крупных частиц, в основном полевого шпата и пород типа анортозитов; их содержание в грунте, доставленном "Луной-16", не превышало 1-2%. В то же время базальтовых пород в новом грунте значительно меньше. Грунт с "Луны-20" серый, местами светло-серый, т. е. значительно светлее грунта с "Луны-16". В нем несравненно меньше оплавленных частиц и стеклянных шариков. Он резко отличается от грунта с "Луны-16" и по своему химическому составу, а именно содержит значительно больше алюминия и кальция, обеднен железом и титаном. Изучение Луны продолжается, и мы будем свидетелями новых выдающихся достижений советской науки и космонавтики.

перейти к началу страницы