Лунная форточка во Вселенную: как человечеству стоит использовать Луну
Публикуем отрывок из книги Виталия Егорова «Делай космос!», вышедшей в издательстве «АСТ», — о потенциальном прорыве в изучении Вселенной, ради которого стоит снова слетать на Луну.
Обычно тема Луны обсуждается в контексте исследования ее поверхности: осмотра с орбиты или работ луноходов или пилотируемой программы. Оказалось, наш единственный естественный спутник обещает новые возможности и радиоастрономии, которые позволят заглянуть туда, куда не смотрел еще никто. В обсуждении пользы лунной программы для радиоастрономии приняли участие Юрий Ковалев из АКЦ ФИАН, Леонид Гурвиц из объединенного института РСДБ в Европе (Joint institute for VLBI in Europe) и Михаил Могилевский из ИКИ РАН.
Заведующий лаборатории внегалактической радиоастрономии Астрокосмического центра Физического института имени П. Н. Лебедева РАН Юрий Ковалев.
— Юрий, как вы относитесь к идее строительства обитаемой базы на Луне?
— Если коротко, то строить на Луне радиообсерваторию надо, но идти на Луну только ради этого несерьезно — слишком дорого. Однако если будет принято стратегическое решение, что Россия строит лунную базу, скажу: не поставить на Луне длинноволновый радиотелескоп — преступление.
Сверхдлинноволновый диапазон — это единственное окно электромагнитного спектра, которое до сих пор не открыто.
Сверхдлинные волны из космоса на Землю не проходят, они отражаются от ионосферы, соответственно, надо ставить телескоп за пределами Земли. Можно ставить на орбитальный аппарат (free yer), можно ставить на Луне. В принципе, на Луне подороже будет. С другой стороны, если там база уже есть, то поставить телескоп, который отработает в течение очень долгого времени, можно и нужно.
— А почему на спутники не ставят?
— На спутники можно ставить, однако, вы понимаете, что мы говорим про большие размеры и большое количество приемников излучения. Длина волны порядка двадцати метров. И сколько тот спутник проживет? В то же время телескоп на Луне даже обслуживать особо не надо. Просто «разбросать» проволоку по поверхности. Почему Луна? Проблема не только в том, чтобы поставить на спутник, а в том, что нам нужно защититься от помех Земли — наша планета очень «горячая» в этом диапазоне.
— То есть нужно строить на обратной стороне?
— Да, Луна здесь рассматривается как защита сверхдлинноволнового радиотелескопа от излучения Земли. Он должен ставиться либо на обратной стороне, либо в кратеры на полюсах. Естественно, будет задача передать данные на Землю. Если вы ставите на обратной стороне Луны, вам нужен ретранслятор, и, скорее всего, это будет спутник. Если ставите на полюсах, то можно поставить ретранслятор на краю кратера. Варианты обсуждаются, включая реализацию телескопа на спутнике, летающем вокруг Луны: когда телескоп закрыт Луной от Земли и проводит наблюдения и, соответственно, когда открывается, сбрасывает данные на Землю.
Пока это обсуждается на уровне идей, которые нужно продумать и отработать. Это последнее оставшееся неоткрытым окно электромагнитного спектра в изучении Вселенной.
Несколько слов про возможные научные задачи. Начнем с исследования так называемой эпохи вторичной ионизации.
Это еще одна потенциальная Нобелевская премия, из-за которой длинноволновая радиоастрономия последние годы получила сильнейший толчок в развитии и интересе мирового сообщества.
Излучение водорода с разных космологических расстояний во Вселенной позволяет построить трехмерную карту Вселенной в линии нейтрального водорода. Чем дальше находится водород, тем, соответственно, длиннее волна. По значению для космологии это сравнимо с реликтовым излучением.
LOFAR, SKA и другие проекты занимаются изучением эпохи вторичной ионизации и картографированием нейтрального водорода на более коротких волнах. Под эту задачу будет также полезно иметь сверхдлинноволновый радиотелескоп.
Не забудем, что каждое новое окно в электромагнитном спектре приносило свои сюрпризы — результаты, которые невозможно предсказать заранее. Надеюсь, обсуждаемая нами последняя «форточка» не окажется исключением.
— Вы упомянули лунный спутник. Для меня эта тема близка. Как вы считаете, в масштабах микроспутника можно ли реализовать хотя бы прототип такого телескопа?
— Если ваш лунный микроспутник может вывести наружу какой-то диполь или более хитрую измерительную систему, это было бы потенциально полезно. Важный вопрос — насколько внутренние помехи аппарата помешают работе телескопа. Требуется анализ.
Руководитель отделения космических исследований Joint institute for VLBI in Europe Леонид Гурвиц.
— Необходимое для микроволновой радиоастрономии оборудование — сравнительно просто.
Радиоастрономический приемник для частот этого диапазона (частоты ниже 10–15 мегагерц) может спаять школьник-радиолюбитель. Это довольно дешево.
А объем информации, грубо говоря, пропорционален несущей частоте. Поток данных сравнительно небольшой, современная цифровая система справится. Антенные системы, несмотря на свои размеры — довольно большие, — очень просты. Это могут быть просто провода, разложенные по поверхности.
— А какой они должны быть длины?
— Юрий Ковалев уже упоминал: длина волны порядка 20 метров, вот и размер антенны должен быть не меньше. В то же время существуют современные технологии, позволяющие сделать антенну много меньше. К примеру, сотовые телефоны работают на длине волны 20 сантиметров, хотя антенн таких размеров не несут. У них антенны активные, и такие же технологии могут применяться в космосе. Но для лунной поверхности она, может, и не нужна. Размотать по поверхности Луны или даже в открытом космосе катушку с очень тонким проводом не составит труда. Принципиальной разницы между спутником и поверхностью в этом нет.
Спутник выгоднее, потому что посадка на поверхность Луны какой угодно полезной нагрузки — дело сложное и дорогое. С другой стороны, раз уж мы полетим осваивать Луну, эта работа потребует доставки тонн грузов, добавить к ним несколько десятков килограммов полезной нагрузки для радиоастрономии не составит труда. А эффект будет колоссальный. Я думаю, в сверхдлинноволновой радиоастрономии запрятаны одна-две Нобелевских премии.
Это уже практически закон: если какой-то параметр исследовательской установки улучшается на порядок или порядки величины, или начинается работа в совершенно новой, неосвоенной области, то гарантированно будут открытия, которые трудно предсказать.
Это в полной мере относится к нашей теме.
Если пилотируемые полеты на Луну будут, а они определенно будут, то будет непростительно не использовать эту возможность для того, чтобы развернуть там сверхдлинноволновый радиотелескоп. Так что в будущей лунной программе радиоастрономия будет попутным пассажиром, а в открытом космосе можно создавать самостоятельную обсерваторию. Научная мотивация та же самая, но достоинство спутника в том, что можно создать целый рой микроспутников, в котором каждый аппарат несет на себе один антенный элемент: простой, легкий. Этот рой спутников можно поместить где-нибудь в тени Луны, например, в точке Лагранжа-2 системы Земля-Луна. Эта точка находится за Луной, там спутники будут защищены от антропогенных помех. Размещение в этой точке имеет ряд ограничений. Точка — это такая идеальная позиция. На самом деле спутник в этой точке совершает так называемые «фигуры Лиссажу» и лишь на некоторых этапах своего перемещения оказывается в тени Луны.
Можно расположить этот рой и на низкой окололунной орбите. Тогда этот рой какую-то часть своей орбиты будет проводить в конусе затенения Земли. Такие варианты рассматриваются, конкретный проект сейчас разрабатывается в Китае. Можно подумать о том, чтобы сверхдлинноволновую обсерваторию запустить куда-то очень-очень далеко. Так далеко, что антропогенные помехи от Земли будут незначительны в силу расстояния. Но надо довольно далеко улететь. Помните, в заставке фильма «Контакт» космический аппарат улетает от Земли: сначала вокруг него много помех, потом он удаляется все дальше, и на распространение сигнала требуется больше времени. Наконец они перехватывают первую телетрансляцию с берлинской Олимпиады 1936 года, потом первые радиосигналы — и тишина. Так вот, тишина наступает из-за двух факторов: во-первых, они улетели так далеко, что практически во времени переместились, а во-вторых, сказывается фактор расстояния.
Расстояние сказывается пропорционально квадрату в знаменателе. То есть, если вы удалились в десять раз, то по интенсивности помеха уменьшилась в сто раз. Удалившись в десять раз дальше Луны, мы уменьшим помехи в сто раз. Удалимся в сто раз — уменьшим помехи в десять тысяч раз.
Соответственно, у нас имеется три способа: на поверхности обратной стороны Луны, на окололунном спутнике, или совсем далеко. Варианта отлета совсем далеко в реальной проработке сейчас нет. А вариант на Луне и на окололунном спутнике есть. Этим занимаются китайские коллеги в рамках программы Chang’e. В России лунная программа сейчас тоже возрождается — есть проекты «Луны-25», −26, −27, −28… К сожалению, пока ни на одном из этих аппаратов нет полезной нагрузки для сверхдлинноволновой радиоастрономии. Это достойно сожаления, поскольку это позволило бы «срезать угол» в гонке за открытиями в этом диапазоне. По технологии и по затратам это сравнительно несложно. Построить такой сверхдлинноволновой радиотелескоп много-много дешевле, чем «Радиоастрон» или другие из серии «Спектр». Полезная нагрузка простая, дешевая, но гарантированно принесет значительные открытия.
Если говорить о тестовом спутнике, который подошел бы для наших целей, то хватило бы аппарата массой несколько килограммов. Мы разрабатывали антенну, которая подходит для наших целей, которая не диполь, а триполь. Это симбиоз обычного диполя и активной антенны с усилителем, аналого-цифровым преобразователем, системой обработки и передачи тянула на несколько килограмм.
Габариты получались как у небольшого фотоштатива. Если такую штуку выкинуть на окололунной орбите, то она способна там самостоятельно функционировать.
Вам известна китайская организация Харбинский технологический университет? Они работают активно с CNSA по похожему проекту, и они это пытаются вставить в программу Chang’e. Кроме того, в рамках программы Chang’e ведется разработка антенн на двух аппаратах Chang’e. Одна антенна — на спутнике-ретрансляторе, а другая — на посадочной ступени, садящейся на обратную сторону Луны.
Рассматривается возможность поставить на оба аппарата сверхдлинноволновую полезную нагрузку. Тогда у них получится радиоинтерферометр со сверхдлинными базами, подобный «РадиоАстрону», только в сверхдлинноволновом диапазоне. Китай собирается располагать ретранслятор как раз в точке Лагранжа-2 системы Земля-Луна с известными преимуществами и недостатками этой точки, о чем мы уже говорили. Эта работа уже идет.
Источник
«Там явно кто-то есть»: Загадка световых явлений на Луне
С давних времен на спутнике Земли с помощью телескопов астрономы наблюдали странные явления. В 1968 году NASA опубликовало каталог лунных аномалий, в котором упоминалось около 600 наиболее загадочных наблюдений нашего естественного спутника, сделанных на протяжении четырех столетий и не получивших никаких объяснений вплоть до сегодняшнего дня.
То, что на Луне порой происходит нечто странное, замечали очень давно. Так, существует множество задокументированных свидетельств о наблюдении на ней странных световых явлений. Одним из наиболее ранних считается сообщение адъюнкта Французской академии наук Жака Эжена де Лувилля, описанное в документах научного учреждения.
Скрытый «Лунный город» в фантазии художника
3 мая 1716 года во время наблюдения лунного затмения около 9:30 по Гринвичу он заметил у западного края Луны «какие-то вспышки или мгновенные дрожания световых лучей, как если бы кто-то поджигал пороховые дорожки, с помощью которых взрывают мины замедленного действия. Эти световые вспышки были очень кратковременны и появлялись на Луне то в одном, то в другом месте, но всегда со стороны тени (Земли)».
Одновременно с Лувиллем в Британии лунные вспышки наблюдал знаменитый Эдмунд Галлей.
В начале XIX века известный открытием Урана английский астроном немецкого происхождения Уильям Гершель видел во время полного затмения 150 очень ярких точек, рассыпанных по поверхности Луны. Десятки других наблюдателей сообщали тогда о мерцающих голубых огнях на лунном диске. Это были преимущественно «скопления световых крапинок», но иногда они выглядели как «собранные вместе светящиеся игольчатые кончики».
Имеются также сообщения о наблюдении «дугообразных скоплений белых огней» в Море Кризисов. В феврале 1821 года свет поразительной яркости засиял в кратере Аристарх. В мае он загорался там еще дважды.
Виртуальные уфологи регулярно находят на Луне множество аномалий. Например вот эта похожа на шагающего по луне гуманоида
А тут что-то похожее на белую искривленную башню, рядом вторая (прямая) башня
СИГНАЛЫ СО СПУТНИКА ЗЕМЛИ
В 1824 году немецкий астроном, профессор Мюнхенского университета Франц фон Груйтуйзен наблюдал на Луне свет, горевший в одной точке без перерыва в течение получаса. В Море Кризисов минутные вспышки света наблюдают вот уже свыше 120 лет. В начале XX века научные журналы даже писали об огнях сигнального типа, которые видели на Луне.
Расположение этих огней было явно искусственным: две линии огней шли параллельно друг другу, а между ними находилась темная полоса, покрытая светящимися точками. Точно такое же расположение огней наблюдал и фон Груйтуйзен в кратере Мессье. О прерывистом ярком свете свидетельствовал в 1847 году Хадсон. Было очень похоже, что с Луны нам кто-то сигналит.
В 1864-1865 годах в том же загадочном Море Кризисов астроном Ингол наблюдал маленькую точку света, «сияющую как звезда». Эту «звездочку» довольно долго видели и другие астрономы, а потом она исчезла, оставив после себя облако, что для Луны, у которой, как известно, нет атмосферы, тоже довольно-таки странно.
Берт и Элгер узрели столь необычное расположение огней в кратере Платон, что объединились с другими исследователями Луны для картографирования и изучения феномена. Огни были фиксированными по месту, но меняли интенсивность. Только за апрель 1871 года селенографы зафиксировали 1600 (!) случаев наблюдения скоплений огней в кратере Платон.
В 1887 году там же был замечен «светящийся треугольник». В том же году целый ряд астрономов сообщали о «хлопьях света», которые двигались по направлению к кратеру Платон от других лунных кратеров. В тот год данный кратер, обычно выглядящий как темная равнина около северной кромки Луны, весь светился огнями.
Наблюдения загадочных световых феноменов на Луне неоднократно случались и в XX веке. Уже в наше время, согласно информации NASA, в кратере Аристарх примерно 112 раз фиксировались различные световые оптические явления. Подобные феномены также 29 раз наблюдались в кратере Платон, 15 раз в кратере Шрётер и 16 раз в Море Кризисов. Подобная активность, по мнению многих исследователей, никак не может быть случайным стечением обстоятельств.
«Включившийся и выключившийся» свет на Луне, зафиксированный 26 ноября 2015 года. Уфологи посчитали этот момент за старт НЛО из лунного кратера Аристарх
СООРУЖЕНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВО
Нас зачастую по сей день уверяют в полной безжизненности Луны, но накопленные астрономами данные говорят о другом. За десятилетия до космической эры они нанесли на карты сотни странных «куполов», наблюдали «города, которые растут» и тени правильной геометрической формы.
Уже упоминавшийся нами Уильям Гершель еще в XVIII столетии обращал внимание ученой братии не только на огни на Луне, но и на наблюдавшиеся на ее поверхности линии и геометрические фигуры.
Все тот же профессор фон Груйтуйзен видел в северной части долины Шрётера пересекающиеся линии и квадраты, сильно напоминающие городские улицы и кварталы (так называемый «город Груйтуйзена»).
Профессора поспешили объявить сумасшедшим, но подобные образования и в 30-х годах XX века наблюдали в телескопы обсерватории Маунт-Вилсон в США. Когда 100-дюймовый телескоп нацелили на кратер Гассенди, на фотографиях отпечаталась «система трубопроводов».
НА ЛИКЕ — НЛО
Современная оптика позволяет наблюдать на Луне даже полеты НЛО. Так, астроном-любитель Дэйв Дарлинг утверждал, что они буквально орудуют там. 16 апреля 1979 года Дарлинг в час ночи видел через 12,5-дюймовый телескоп «сигару» длиной 16 и диаметром около 2,5 километра. Она имела серебристо-металлический цвет и отбрасывала четкую тень на поверхность Луны. Находилась «сигара» у кратера Исидор около Моря Нектара.
12 августа того же года Дэйв снова увидел «сигару» около кромки кратера Ромер. Длина ее достигала 20 километров, цвет — серебристо-металлический, форма — удлиненная, с двумя «крыльями». Позже объект исчез. Дарлинг также видел большую платформу длиной 8,6 километра и высотой 1,5 километра к югу от кратера Архимед.
Огромная лунная «сигара» в фантазии художника
Японец Яцуо Мицусима более 10 лет систематически вел лунные наблюдения с помощью 800-кратного телескопа. При этом он неоднократно снимал на видеокамеру пролеты неких темных объектов над различными частями Луны. Полученные им материалы впечатляют: диаметр этих объектов в среднем составляет около 20 километров, а скорость перемещения — около 200 километров в секунду.
Завершить этот материал хотелось бы словами Джорджа Леонарда, автора основанной на материалах NASA книги «На нашей Луне есть кто-то еще», сказанными им о таинственных огнях на нашем естественном спутнике.
А именно: «Огни на Луне не могут быть связаны с вулканической деятельностью. И удары метеоритов не могут нести ответственность за вспышки света длительностью в минуты или часы. И Солнце, освещающее вершины лунных гор, не может отвечать за свет в тех местах, где оно не светит целыми днями. И нет там спонтанных возгораний вырывающегося газа.
Когда мы видим огни на Луне, загорающиеся в одних и тех же местах, или вспышки, длящиеся минуты и часы, — мы наблюдаем огни обитателей Луны. Там явно кто-то есть, и об этих неведомых существах мы до сих пор не имеем ни малейшего представления».
Валдис ПЕЙПИНЬШ журнал «Космос. Загадки вселенной», спецвыпуск №15 2017
Источник