История исследований Луны
Луна, такая яркая и большая, по сравнению с другими небесными объектами, привлекала внимание людей с ранних пор. В течение эпох взгляд человечества на Луну менялся. От мистического образа ее, как Бога, до космических полетов и начала освоения спутника Земли.
Глазами древних
Еще 5000 лет назад первые астрономы наблюдали изменения на Солнце и Луне. Замечали закономерности в восходе и закате. Фиксировали их, применяли в своей жизни.
Строили монументальные сооружения, подобные Стоунхендж, для определения ключевых астрологических моментов. Это помогало древним узнать, когда проводить посевные работы, когда собирать урожай, когда идти на охоту, когда молиться богам. По состоянию Луны определялись точки отсчета и циклы.
Регулярные фазы делали ее очень удобными в этом плане. Промежуток между новолуниями брался за основу календарей. Лунный цикл был нужен, он повторялся, он был предсказуем. Археологи находят кости 20-30 000 летней давности, зарубки на которых указывают, что наши предки вели отсчет с помощью ночного светила.
Исследования Луны
Итальянец Галилео Галилей не первый человек, наблюдавший Луну в телескоп. Еще до него, в 1609г, англичанин Томас Хэрриот, при помощи телескопа, составил описание лунной поверхности и ее кратеров.
Но именно Галилей, в ходе своих наблюдений, признал, что она не была совершенной сферой, которую представляли себе древние греки и ранние христиане. Он обнаружил, что Луна имеет горы и долины, сделал первые научные измерения лунной топографии, отметил отсутствие облаков и воды. Галилей делал заключения не на предположениях, а на основе наблюдений с помощью передовой техники того времени.
Исследования Луны спутниками
В 1959 году СССР запускает первый космический аппарат Луна-1.Пролетев от ночного светила на расстоянии около 6, 5 тысяч км, установленное на аппарате оборудование, показало: у Луны отсутствует магнитное поле. В этом же году, второй аппарат, Луна-2, достиг ее поверхности и оставил там вымпел с гербом СССР.
Третья лунная миссия, при облете спутника Земли, передала первые нечеткие снимки обратной стороны Луны.
В период с 1961 по 1970 годы США и СССР регулярно отправляли космические аппараты к спутнику. Были совершены:
- облеты по окололунной орбите и фотографирование;
- спуск аппаратов на лунную поверхность с целью анализа проб грунта;
- изучение лунного ландшафта.
Первый человек на Луне
Первыми людьми, высадившимися на Луне, были Нил Армстронг и Эдвин Олдрин. В 1969 году посадочный модуль Апполона 11 спустился на лунную поверхность. Космонавты, выполнив задание, благополучно вернулись на Землю.
Программа «Аполлон» разрабатывалась в целях безопасной отправки людей на спутник Земли и обратно. До завершения проекта «Аполлон», в 1972 году, еще 6 миссий и дюжина людей побывали на Луне. Пробы грунта, качественные фотографии, полученные в процессе выполнения программы «Аполлон», расширили знания человечества о геологии и химическом составе поверхности Луны.
Перспективы по освоению Луны
США разрабатывают программу, которая предусматривает создание постоянной лунной базы к 2024г. Программа НАСА Artemis, это план первой космической экспансии человеком другой планеты. Ведь, как не крути, а Луна является полноценной планетой, которая была захвачена гравитационным полем Земли.
Россия, совместно с другими странами, выступила с предложением создать на Луне международную обсерваторию, для изучения дальнего космоса.
Первый этап российской программы, в срок с 2016 по 2028 год, предусматривает провести повторные исследования нашего спутника в автоматическом режиме, с использованием современных возможностей техники.
Китай тоже решил не отставать в этой гонке. В его планах получение полезных ископаемых из космоса. Энергия Солнца, астероиды и, конечно, Луна, это те направления, которые КНР собирается разрабатывать в первую очередь.
Сложно поверить, что еще в начале прошлого века основным средством передвижения был гужевой транспорт. Развитие науки и технологий стремительно приближают тот день, когда человечество по праву станет космической цивилизацией. И Луна, это только первый этап.
Источник
Исследование Луны
Луна расположена к Земле ближе всего, поэтому стала главным объектом космического изучения и одной из целей гонки США и СССР. Первые аппараты запустили в 1950-х гг. и это были примитивные механизмы. Но техника не стояла на месте, что привело к первому шагу Нила Армстронга по лунной поверхности.
В 1959 году к спутнику отправили советский аппарат Луна-1, пролетевший мимо на удаленности в 3725 км. Эта миссия важна, так как показала, что земной сосед лишен магнитного поля.
Первая посадка на Луну
Юджин Сернан из Аполлона-17 проверяет лунный ровер на посадочной площадке в декабре 1972 года. Это транспортное средство, расширяющее исследовательские возможности экипажа в условиях низкой гравитации
В том же году отправили Луну-2, которая приземлилась на поверхность и зафиксировала несколько кратеров. Первые размытые фото Луны прибыли с третьей миссией. В 1962 году примчался первый американский зонд – Ренджер-4. Но это был смертник. Ученые специально направили его к поверхности, чтобы получить побольше данных.
Ренджер-7 отправился через 2 года и перед гибелью передал 4000 снимков. В 1966 году Луна-9 безопасно приземлилась на поверхности. Научные инструменты не только прислали более качественные снимки, но и изучили особенности чужого мира.
Пилт Базз Олдрин на Аполлоне-11 позирует для портрета в 1969 году. Этот полет привлек самую большую аудиторию.
Успешными американскими миссиями стали Surveyor (1966-1968), исследовавшие почву и ландшафт. Также в 1966-1967 гг. были отправили американские зонды, закрепившиеся на орбите. Так удалось зафиксировать 99% поверхности. Это был период исследования Луны космическими аппаратами. Получив достаточную базу данных, настало время отправлять первого человека на Луну.
Человек на Луне
На заднем плане – лунный модуль, а впереди – салютирующий американскому флагу Дейв Скотт из Аполлона-15 после посадки в 1971 году. Это четвертая лунная миссия и первая с ровером
20 июля 1969 года к спутнику прибыли первые люди — Нил Армстронг и Базз Олдрин, после чего началось исследование Луны американцами. Миссия Аполлон-11 приземлилась в Море Спокойствия. Позже прилетит лунный ровер, который позволит быстрее перемещаться. До 1972 года успело прибывать 5 миссий и 12 человек. Сторонники теории заговора все еще пытаются понять, были ли американцы на Луне, предоставляя последние исследования и внимательно рассматривая видео. Пока точного опровержения полета нет, так что будем рассматривать первый шаг Нила Армстронга как прорыв в космических исследованиях.
Этот прорыв позволил сосредоточиться на других объектах. Но в 1994 году НАСА вернулись к лунной теме. Миссия Клементина сумела отобразить поверхностный слой в различных длинах волн. С 1999 года Лунный Разведчик занимался поиском льда.
Сегодня интерес к небесному телу возвращается и готовятся новые космические исследования Луны. Кроме Америки на спутник смотрят Индия, Китай, Япония и Россия. Уже идут разговоры о колониях, и люди смогут вернуться на земной спутник в 2020-х гг. Ниже можете рассмотреть перечень космических аппаратов, направленных к Луне, и знаменательные даты.
Космические аппараты, исследовавшие Луну
- 1609 г. – Томас Харриот стал первым, кто направил телескоп в небо и отобразил Луну. Позже он создаст первые карты;
- 1610 г. – Галилей выпускает публикацию наблюдений за спутником (Звездный Вестник);
- 1959-1976 гг. – Лунная программа США из 17 роботизированных миссий достигла поверхности и трижды вернула образцы;
- 1961-1968 гг. – Американские запуски подготавливают почву для запуска первых людей на Луну в рамках программы Аполлон;
- 1969 г. – Нил Армстронг стал первым человеком, ступившим на лунную поверхность;
- 1994-1999 г. – Клементина и Лунный разведчик передают данные о возможности наличия водяного льда на полюсах;
- 2003 г. – SMART-1 от ЕКА добывает данные о главных лунных химических составляющих;
- 2007-2008 гг. – Японский аппарат Кагуя и китайский Шанье-1 запускают однолетние орбитальные миссии. За ними последует индийский Шандраян-1;
- 2008 г. – Формируется Лунный научный институт НАСА, чтобы возглавлять все миссии по лунной разведке;
- 2009 г. – LRO и LCROSS от НАСА стартуют вместе, чтобы заново освоить спутник. В октябре второй аппарат расположили над затененной стороной возле южного полюса, что помогло отыскать водяной лед;
- 2011 г. – Отправка корабля CRAIL для отображения внутренней лунной части (от коры к ядру). НАСА запускает ARTEMIS, сконцентрированный на поверхностном составе;
- 2013 г. – Аппарат LADEE от НАСА отправляется для сбора сведений о структуре и составе тонкого лунного атмосферного слоя. Миссия закончилась в апреле 2014-го;
- 14 декабря 2013 г. – Китай стал третьей страной, которая опустила аппарат на поверхность спутника – Юту;
Источник
История и будущее телескопов на Луне
Десятилетняя идея лунного ученого Ричарда Вондрака, работавшего в научном операционном центре Аполлона во время программы посадки на Луну, предлагала использовать лунные кратеры для создания радиотелескопов, таких как обсерватория Аресибо в Пуэрто-Рико. Здесь концепция показывает, как три телескопа можно использовать отдельно или в сочетании для создания одного гигантского инструмента (фото: любезно предоставлено NASA).
Для радиоастрономов Земля – шумное место. Многие современные электронные устройства пропускают радиосигналы, которые сталкиваются с длинными слабыми световыми волнами, изучаемыми радиообсерваториями. И на протяжении десятилетий это невидимое световое загрязнение толкало радиообсерватории все глубже в так называемые «зоны радиомолчания». И из-за этого радиоастрономы стали находиться далеко от других людей, в таких местах, как пустыня Атакама в Чили.
Но не только созданные человеком устройства мешают слабым радиосигналам. Могут вмешиваться и природные явления Земли и Солнца. Ионосфера Земли – где солнечное излучение ионизирует молекулы в нашей верхней атмосфере – полностью блокирует самые длинные радиоволны до достижения поверхности нашей планеты.
Ученые положили глаз на дальнюю сторону луны. Поскольку радиотелескоп, расположенный на дальнем конце Луны, всегда обращен от Земли, он будет почти полностью защищен от радиопомех, генерируемых Землей. Там астрономы изучат ряд явлений, которые невозможно увидеть с нашей планеты или даже с помощью космических телескопов, вращающихся вокруг Земли. Телескоп на Луне может показать нам, что произошло до того, как Вселенная сформировала свои первые звезды и галактики, или позволит нам увидеть электромагнитные поля вокруг далеких экзопланет, обнаружив чрезвычайно тонкие, но фундаментально важные свойства, касающиеся истинного потенциала данного мира для жизни.
«На другом конце луны у вас радио-тихая обстановка, позволяющая проводить очень чувствительные измерения, которых вы просто не можете получить никаким другим способом», – говорит Стив Сквайрс, главный ученый в космической компании Blue Origin. Он добавляет, что эта среда очень и очень способствует прогрессу науки.
Телескоп на «Аполлоне-16»
«Аполлон-16» был оснащен позолоченным ультрафиолетовым телескопом, с которым астронавты делали 178 снимков космоса. На фотографии – Джордж Каррутерс (справа) и Уильям Конуэй, руководитель проекта военно-морского исследовательского института, осматривают то, что вскоре станет первой обсерваторией на базе Луны. Фото: военно-морская исследовательская лаборатория США)
Первый телескоп на Луне не был радиотелескопом, но он все еще мог показать нам космос, невидимый с поверхности Земли.
Инструмент, названный дальней ультрафиолетовой камерой/спектрографом, был разработан Джорджем Каррутерсом, молодым исследователем из военно-морской исследовательской лаборатории, который уже был на пути к новаторским наблюдениям в ультрафиолетовом спектре. Ультрафиолетовый свет в значительной степени фильтруется атмосферой Земли, поэтому, как и многие части радиоспектра, его необходимо изучать из космоса. И после того, как 20 июля 1969 года «Аполлон-11» успешно приземлился на лунной поверхности, NASA обратились к академическому сообществу с призывом проведения научных экспериментов, которые могут быть выполнены в будущих лунных миссиях.
Каррутерс предложил ультрафиолетовый телескоп. А к апрелю 1972 года он уже летел на Луну на борту «Аполлона-16». Астронавты использовали позолоченный инструмент, чтобы сделать 178 изображений космоса, запечатлеть далекие звездные облака, туманности и даже снимки внешней атмосферы Земли. Но в то время как проверенный на практике ультрафиолетовый прицел достиг своих скромных целей, потребуется еще 41 год, чтобы отправить еще один такой телескоп на Луну.
Лунные телескопы Китая
В 2019 году китайский космический корабль «Шэньчжоу-4» стал первым, кто мягко приземлился на дальнем конце луны. Фотография была получена луноходом «Юйту-2», который приземлился вместе с космическим кораблем. Фото: CNSA
После длительного перерыва, Национальное космическое управление Китая в 2013 году наконец вернуло телескопы на Луну. Но в этот раз никаких космонавтов не потребовалось. Это первый в мире лунный телескоп с дистанционным управлением был дополнительным прибором, который полетел на корабле «Шэньчжоу-3».
Лунный ультрафиолетовый телескоп, диаметр которого составляет всего 6 дюймов, все еще далек от тех инструментов, которые астрономы давно мечтают отправить на Луну. Но даже при таких размерах наблюдаемые им длины волн могут предложить уникальную информацию о космосе без вмешательства Земли.
Китайские ученые использовали лунный ультрафиолетовый телескоп для сбора данных за тысячу часов, отслеживания звезд и даже галактик. И, что еще важнее, стабильная работа телескопа также послужила созданием новых технологий для будущих миссий.
В прошлом году китайское космическое агентство также отправили небольшой радиотелескоп на Луну. В начале января 2019 года, так называемый низкочастотный радиоспектрометр, приземлился на дальней стороне Луны с помощью корабля «Шэньчжоу-4».
С тех пор китайские ученые использовали телескоп для проведения первоначальных исследований Вселенной, используя ранее неисследованные радиоволны. Однако из-за скромных способностей инструмента их наблюдения ограничены относительно близким космосом.
Идеи для будущих лунных телескопов
Надежды астрономов на лунные научные обсерватории обычно связаны с будущими лунными базами, которые остаются только пока задуманными. Фото: NASA
Захват ранее недоступных видов радиоволн был мечтой астрономов на протяжении десятилетий. Около 40 лет назад астрономы начали всерьез строить графики того, что можно разработать различные типы лунных телескопов и как их построить.
Даже тогда, согласно документу «Будущие астрономические обсерватории на Луне» от NASA, ученые поняли, что Луна предлагает уникальную точку обзора, которая может открыть «последнее окно в электромагнитном спектре на очень низких частотах».
К началу 1980-х десятилетние миссии «Аполлона» были позади, а расцветающая программа «Спейс шаттл» выглядела как успех. Это привело к возобновлению разговоров о возвращении на Луну. Исследователи надеялись, что эти события могут привести к созданию лунных баз, которые позволят создать инфраструктуру для устойчивых научных исследований.
«Единственный способ оставить научные приборы на Луне – это космонавты», – говорит астроном из Колорадского университета в Боулдере Джек О. Бернс. Он является директором финансируемой NASA-cети по исследованию космического пространства и в течение десятилетий был ведущим крестоносцем по созданию телескопов на Луне.
Теперь впервые благодаря современной робототехнике и появлению частных космических компаний, Бернс считает, что эта безумная идея может стать реальностью. Его ученики теперь регулярно работают с роботами дистанционного управления и алгоритмами машинного обучения – вещами, которые были бы немыслимы в 1980-х годах. Он говорит, что технология нагнала, и, возможно, это то, что нам было нужно.
Благодаря этим технологическим достижениям и многим другим предложениям по лунному телескопу, больше не требуются экипажи астронавтов и космические программы на 100 миллиардов долларов. Вместо этого они могут быть построены с использованием планетоходов, отправленных на частных ракетах, которые уже разрабатываются.
Дальний телескоп
Дальний телескоп достигнет Луны с помощью посадочного аппарата компании Blue Moon Origins, и использует планетоходы для развертывания сети подключенных радиоантенн. Фото: NASA / JPL-Caltech / Джек О. Бернс, Университет Колорадо, Боулдер
Бернс и его коллеги недавно завершили финансируемое NASA исследование для развернутого радиотелескопа, который распространил бы 128 антенн в форме цветка около 6 миль в ширину. Они назвали свой проект «Дальний массив для исследований в области радиологии в темные века и экзопланет». Или, более кратко – FARSIDE (дальний телескоп).
FARSIDE будет изучать магнитные поля планет вокруг далеких звезд, помогая астрономам лучше понять, какие экзопланеты могут быть действительно обитаемыми. Телескоп также дал бы астрономам первый реальный шанс изучить ключевой период ранней космологической истории, названной «Темные века». В течение этой эпохи и звезды, и галактики еще не сформировались, поэтому мы не можем увидеть ни одного вещества, существовавшего в то время.
NASA также профинансировало еще одно предложенное исследование о создании радиотелескопа в стиле Аресибо внутри лунного кратера. Проектом руководит инженер лаборатории реактивного движения Саптарши Бандиопадхай. Он провел три года, изучая различные конструкции телескопа, а недавно получил финансирование от Института передовых концепций NASA для продолжения реализации проекта.
«И, хотя в последние десятилетия многочисленные предложения по лунному телескопу продвинулись дальше, чем любые другие, нам еще предстоит пройти долгий путь», — говорит Бандиопадхай.
Но Бернс настроен оптимистично. Сейчас он работает с космической компанией Джеффа Безоса (Blue Origin), которая построила лунный посадочный аппарат, способный посадить груз в 5 тонн на лунную поверхность. Этого более чем достаточно, чтобы перенести дальний телескоп FARSIDE. Все, что им нужно сейчас – это примерно 1 миллиард долларов, чтобы сделать это реальностью.
«Тридцать лет назад это было бы невозможно», – говорит Бернс, – «Сегодня это практически готовая технология».
Источник