Несколько дней назад индийский посадочный аппарат «Викрам» совершил мягкую посадку на Луну, сделав Индию четвертой лунной державой после СССР, США и Китая. В связи с этим мы решили рассказать, как человечество исследовало спутник планеты, что за трудности это вызывало, какими темпами исследования идут сегодня и есть ли планы по дальнейшему покорению Луны на ближайшее десятилетие.
Активное исследование Луны (в современном понимании) стартовало в 50-х годах прошлого века, но зачатки понимания природы этого космического объекта сформировались задолго до этого — по сути, еще до изобретения телескопа. Например, древнегреческий астроном Аристарх Самосский в III веке до нашей эры вычислил расстояние между Землей и Луной. По его мнению, оно составляет 60 земных радиусов. И, как ни странно, Аристарх оказался довольно близок к истине: в действительности оно колеблется между 55 и 63 радиусами.
Сотни лет спустя, в 1610 году, Галилео Галилей представил первый отчет о телескопическом наблюдении Луны в трактате Siderius Nuncius. 32-кратное увеличение его зрительной трубы (термин «подзорная» появился позже) позволило установить, что поверхность спутника содержит множество углублений, а также гор. Галилей не стал оценивать их тщательнее, а также давать названия, но этим занялось следующее поколение исследователей. В общем, традиция называть лунные кратеры и другие объекты на спутнике в честь открывших их ученых началась во второй половине XVII века.
Через несколько столетий, в XIX веке, более подробным изучением Луны также занялись физики. Так, например, французский ученый Франсуа Араго предполагал, что присущая лунному свету слабая линейная поляризация является следствием влияния лунной атмосферы.
Сейчас нам известно, что никакой «лунной атмосферы» в принципе не существует, но гипотезы о происхождении реголита — слоя лунной поверхности, покрытого измельченной от ударов метеоритов породой, отражающей солнечный свет, — зародились в те времена. Интересный факт: сам по себе реголит черный, практически угольный. Хотя при этом «материал» поглощает больше 90% солнечного света и затем рассеивает его. В общем, восхваляемым «серебристым сиянием Луны» мы обязаны именно ему.
В 1824 году астроном Франц фон Груйтуйзен (Германия) сделал предположение о том, что лунные кратеры отличаются метеоритным происхождением (а не вулканическим). Но их округлую форму смогли «расшифровать» гораздо позже, лишь в XX веке. Если коротко, то все объясняется углом, под которым метеориты врезаются в Луну. При ударе о поверхность они взрываются, пробивая породу ударной волной. Кратеры получаются круглыми, если угол падения не превышает 80–85˚.
Эпоха изучения спутника космическими средствами без непосредственного участия человека начались в 1959 году, когда в СССР впервые вывели за пределы Земли автоматическую станцию «Луна-1». Запуск прошел удачно: станция пролетела от Луны на расстоянии около шести тысяч километров и затем стала первым в мире искусственным спутником Солнца. В том же году станция «Луна-3» впервые сфотографировала невидимую с Земли темную сторону Луны.
Ответом США оказалась серия зондов «Рейнджер» (Ranger) — они также фотографировали лунную поверхность «с все возрастающей степенью детализации». Так, например, в 1964 году «Рейнджер-7» сумел сделать подробный кадр Моря Облаков — лунного моря (или низменности с ровным дном, заполненной затвердевшей лавой), расположенного на видимой стороне. С помощью «Рейнджеров» ученые также получили возможность больше узнать про уже упоминавшийся выше реголит.
Новый этап в изучении природы Луны начался в 1966 году, когда советская «Луна-9» впервые в мире совершила мягкую посадку на поверхность Луны. Последняя оказалась «порошкообразной», но достаточно прочной, чтобы выдержать вес станции. В том же году на Луну приземлился «Сервейер-1» (Surveyor), а последующие экспедиции дали больше информации о свойствах местного грунта.
«Из роботизированных миссий мы узнали, что Луна покрыта кратерами и ямами разных масштабов. Поверхность также содержит пыль, но при этом достаточно прочная, чтобы выдержать вес людей и машин. Луна не имеет глобального магнитного поля и атмосферы и состоит из обычных пород, аналогичных земным», — заключается на сайте NASA. Можно утверждать, что за одно десятилетие человечество узнало про спутник больше, чем за всю предшествующую историю. Во всяком случае до того, когда на Луну вступил астронавт.
Первым человеком в космосе в 1961 году стал советский летчик-космонавт Юрий Гагарин. Но первым человеком, ступившим на поверхность Луны, в 1969-м был Нил Армстронг (США) — этим ознаменовался успех космической программы «Аполлон».
20 июля Нил Армстронг и Базз Олдрин посадили лунный модуль корабля «Аполлон-11» в юго-западном районе Моря Спокойствия. Более двух часов они ходили по Луне, собирая камни и грунт, чтобы забрать их на Землю для изучения. Тогда Армстронг и произнес знаменитую фразу: «Маленький шаг для человека, но огромный скачок для всего человечества».
Следующие 50 лет успех миссии «Аполон-11» — проще говоря, нахождение астронавтов на Луне — пытались неоднократно оспаривать. Но ученые, получившие собранные лунные образцы, имеют однозначное мнение: камни явно внеземного происхождения. По химическому составу образцы похожи на земные породы, но при этом гораздо более сухие. Позднее исследователи пришли к выводу, что древняя Луна (от 3,6 до 4,4 млрд лет назад), вероятно, была практически полностью расплавленной и покрытой слоем жидкой породы, пока та не кристаллизовалась под воздействием Солнца и «бомбардировки» метеоритами.
Впрочем, без происшествий у «Аполлонов» не обошлось, известно про две крупные аварии. Первая — пожар во время наземных испытаний на стартовом комплексе (после пожара корабль получил название «Аполлон-1»), в результате которого погибли три астронавта. Вторая произошла во время полета «Аполлона-13»: из-за взрыва бака с жидким кислородом и поломки двух из трех батарей топливных элементов высадка на Луну сорвалась, астронавтам с риском для жизни удалось вернуться на Землю.
«Аполлон-15» стал первой лунной миссией, использовавшей луноход. На сайте NASA его описывают как небольшую электрическую тележку, позволявшую экипажу уезжать на многие километры от места приземления корабля. В том числе благодаря этому получилось собрать более 80 килограммов образцов, создав карту почти 20% поверхности спутника. Крайняя на сегодня миссия на Луну, «Аполлон-17», прошла в декабре 1972 года — с тех пор люди туда не возвращались.
Почему? Это тема для отдельного материала. Энтузиасты обсуждают множество возможных причин — от полумистических и до куда более банальных, связанных с проблемами в финансировании и сменой политической власти в США. Интересно, что советскую лунную программу (крайний зонд — «Луна-24, 1976 год), так и не отправившую космонавта к спутнику, свернули почти одновременно с американской.
С того времени изучение Луны практически не велось (или свелось к минимуму). Например, в 1990 году искусственный спутник «Хитен» (Hiten) послала к Луне Япония. После дистанционное зондирование с окололунной орбиты велось двумя американскими аппаратами — «Клементина» (Clementine, 1994 год) и «Лунар проспектор» (Lunar Prospector, 1998—1999 годы). Не стоит забывать про космический аппарат «Смарт-1» (Smart-1) Европейского космического агентства.
В начале XXI века к исследованиям также подключились Китай и Индия. В октябре 2007-го запустили первый китайский лунный спутник «Чанъэ-1», который пробыл на орбите спутника 16 месяцев и успешно приземлился на его поверхность через два года. В октябре 2008 года прошел пуск первого индийского лунного зонда «Чандраян-1» (Chandrayaan-1). Именно его продолжатель, «Чандраян-3», в августе 2023-го смог опуститься в приполярной зоне Луны — месте, где до этого земные аппараты никогда не высаживались.
Вопрос открытый, но о таких планах последние три-пять лет упоминают все активнее: сценарии различной степени проработки существуют как у США, так и у Китая и России.
В NASA о возможном появлении астронавтов на поверхности спутника отзываются так: «На этот раз цель возвращения на Луну состоит не в том, чтобы просто доказать, что человечество на это способно, а в том, чтобы научиться использовать Луну для поддержки нового и растущего потенциала космических полетов. На Луне мы приобретем навыки и разработаем технологии, необходимые для жизни и работы на другой планете. Мы будем использовать эти знания и технологии, чтобы открыть Солнечную систему для освоения человеком».
Речь в том числе о возведении орбитальной станции под названием Lunar Gateway силами как NASA, так и ESA (Европейское космическое агентство) и других партнеров — несколько лет назад заключили контракт со SpaceX на доставку грузов и модулей к самой станции. По сути, последняя может стать своеобразным аванпостом. Ее предназначение видят в предоставлении астронавтам места для исследований на лунной орбите, а также для пересадки с одного космического корабля на другой (в том числе с посадочного модуля).
Ожидается, что Lunar Gateway впервые отправится в космос уже через два года, в 2025-м. Станцию оснастят тремя электрическими двигателями, которые должны позволить ей пробыть на орбите порядка 15 лет. Каждый из двигателей установят в модуль Power and Propulsion Element, получающий питание от солнечных батарей мощностью 60 кВт. Первая двигательная установка уже готова — в июльской заметке NASA говорится, что вскоре начнутся ее испытания.
Читайте также:
Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!
Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро
Перепечатка текста и фотографий Onlíner без разрешения редакции запрещена. ok@onliner.by