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
Лунные тайны: история исследования спутника Земли
Как образовалась Луна?
Согласно теории «гигантского столкновения» (или модели ударного формирования), у молодой Земли не было Луны. В какой-то момент в ранней истории нашей планеты гипотетическая планета Тейя, размером с Марс или чуть более, столкнулась с Землей. Мгновенно большая часть массы Тейи и значительная часть Земли испарились. Облако поднялось на высоту более 22 000 км, где сконденсировалось в неисчислимые твердые частицы, которые, вращаясь вокруг Земли, собирались во все более крупные объекты, и в итоге слились воедино в Луну.
Измеряя возраст образцов лунного грунта, мы знаем, что Луне около 4,6 миллиарда лет, или примерно столько же, сколько Земле.
Цифры и факты о Луне
Снимок в полнолуние, сделанный 10-22-2010 из Мэдисона, штат Алабама, США. Снято на телескопе Celestron 9.25 Шмидта-Кассегрена. Автор: Gregory H. Revera — собственная работа, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11901243
Вращение Луны — время, необходимое для вращения вокруг своей оси — занимает столько же времени, сколько и вращение вокруг орбиты Земли — около 27,3 суток. Это означает, что вращение Луны синхронизировано таким образом, что Луна постоянно повернута к нам одной и той же своей стороной. Обратная сторона Луны (или темная сторона) была сфотографирована только с космического аппарата.
Луна вращается вокруг Земли со средней скоростью 3700 километров в час.
Гравитационное притяжение Луны на Земле является основной причиной приливов и отливов океанских вод. Вращение Земли вызывает два прилива и два отлива каждый день.
Безвоздушная лунная поверхность нагревается на солнце до 117 градусов по Цельсию в течение двух недель (лунный день длится около месяца). Затем, в течение такого же периода, пространство находится в темноте. Темная сторона охлаждается до −169 градусов по Цельсию.
История изучения Луны
В январе 1959 года небольшой советский аппарат «Луна-1» стал первым космическим кораблем, достигшим второй космической скорости. Он же стал первым искусственным спутником Солнца. Хотя «Луна-1» не достигла поверхности Луны, как предполагалось, космический корабль пролетел на расстоянии около 6500 километров от нее. Его набор научного оборудования впервые показал, что на Луне нет магнитного поля.
Позже, в 1959 году, «Луна-2» стала первым космическим кораблем, который достиг поверхности Луны. Третья лунная миссия впоследствии сделала первые размытые снимки обратной стороны нашего спутника.
Первое изображение, переданное АМС «Луна-3», показывающее обратную сторону Луны
В 1966 году советский космический корабль «Луна-9» стал первым аппаратом, благополучно совершившим мягкую посадку на поверхности спутника. Небольшой корабль был снабжен научным и коммуникационным оборудованием и сфотографировал лунную панораму. «Луна-10» была запущена позднее в том же году и стала первым космическим кораблем, который успешно облетел Луну.
В 1961 году Джон Ф. Кеннеди обязал Соединенные Штаты высадить человека на Луну до завершения десятилетия. Программа «Аполлон» была разработана для безопасной отправки людей на Луну и обратно.
В 1966 и 1967 годах НАСА запустило пять миссий «Лунный орбитер», которые были предназначены для облета Луны и составления карты ее поверхности для подготовки к последующим посадкам с экипажем. Эти орбитальные аппараты сфотографировали около 99 процентов поверхности Луны и предоставили фотографии потенциальных мест высадки.
Снимок кратера Уэбб , «Лунар орбитер-1», август 1966 г.
20 июля 1969 года Нил Армстронг и Эдвин «Базз» Олдрин стали первыми людьми, ступившими на поверхность Луны, когда их посадочный аппарат «Аполлон-11» приземлился в Море Спокойствия. Весь мир запомнил слова Армстронга: «Один маленький шаг для человека и огромный скачок для человечества».
Услышать знаменитые слова можно на сайте NASA.
Эдвин Олдрин на поверхности Луны в 1969 году
«Аполлон-16» и «Аполлон-17» в 1972 году были последними двумя полетами на Луну с экипажем, а советский космический корабль «Луна-24» в 1976 году был последним приземлившимся на лунную поверхность до следующего столетия. Образцы, собранные во время этих лунных исследований, дали нам огромное количество знаний о геологии и образовании лунной поверхности.
Возвращение на Луну не стояло на переднем крае космических программ на протяжении десятилетий. По словам эксперта по космической политике Джона Логсдона, нет никаких научных причин возвращаться на Луну — миссии Аполлона уже собрали 382 килограмма лунных камней, некоторые из которых до сих пор не проанализированы.
Недавний и будущий статус исследования Луны
Недавние достижения в изучении Луны связаны с китайскими и израильскими космическими программами.
В 2013 году, спустя 37 лет после последнего успешного прилунения, китайский луноход Юйту достиг поверхности Луны.
В январе 2019 года китайский посадочный аппарат Chang’e-4 приземлился на противоположной стороне Луны, став первым космическим кораблем, который когда-либо сделал это.
Панорама посадочной площадки Чанъэ-4 на обратной стороне Луны 15 февраля 2019 года. Автор: CNSA, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=76915371
В апреле 2019 года израильский космический корабль «Берешит» облетел вокруг Луны, но потерпел крушение при попытке приземлиться. Несмотря на то, что он потерпел неудачу при посадке, его успешный запуск с частной ракеты SpaceX считается значительным достижением.
Если говорить о будущем лунных экспедиций, то Генеральный директор Amazon Джефф Безос и его космическая компания Blue Origin объявили о проекте создания лунной базы, где люди будут работать и жить. Ракета New Glenn может совершить свой первый полет уже в 2021 году, поддерживая цель НАСА по возвращению человека на Луну к 2024 году.
Источник
Притяжение Селены
Предполагается, что ракета-носитель «Союз-2.1б» с космодрома Восточный отправится к Луне в ближайшее время. Это будет первая лунная миссия в истории новой России: предыдущая «Луна-24» состоялась аж 45 лет назад, в далеком 1976-м. Но в отличие от экспедиций советских предшественников, нынешнему аппарату предстоит прилуниться не в экваториальной части единственного спутника Земли, а ближе к Южному полюсу, в окрестностях кратера Богуславского или Манцини (резервная точка посадки). Планируется, что зонд будет работать на поверхности Луны не менее года и на Землю не вернется. Основные задачи миссии — отработка технологии мягкой посадки, контактные исследования лунного реголита. Также «Луна-25» начнет новую эпоху исследований спутника отечественными станциями.
Романтика и гравитационный щит
Луна. Как много в этом слове. Кто не гулял с любимым человеком под романтичной Луной всю ночь напролет? Кто не любовался острым месяцем новой Луны, не скрипел зубами от бессонницы в полнолуние? Луна волновала умы людей еще задолго до появления современной астрономии. О ней складывали легенды, ее прославляли поэты, живописали художники. Еще в древности были подмечены многие особенности «поведения» ночного светила: она управляет морскими приливами и отливами, влияет на самочувствие людей и поведение животных, на клев рыбы, рост волос и ногтей и на многие другие аспекты нашей жизни.
И возможно, самое главное, что единственный естественный спутник защищает Землю от космических бомбардировок, принимая на себя удары тысяч метеоритов и астероидов. Кратеры на ее поверхности — это шрамы от столкновения с другими небесными телами, некоторые из которых в диаметре превышали 300 километров. Почему-то совсем не хочется представлять, что было бы на Земле, прилети сюда такой раскаленный «камушек». И чтобы этот гравитационный щит не ослаб, изучать Луну мы будем бережно и с благодарностью.
Миссия выполнима
«Луна-25» представляет собой посадочный аппарат, целью запуска которого являются отработка технологий мягкой посадки, квалификация облегченной посадочной платформы, обладающей базовыми возможностями для обеспечения посадки на Луну, а также проведение исследований на поверхности Луны в околополярной области, — сообщили в Госкорпорации «Роскосмос». — Реализация космической экспедиции «Луна-25″ является важным шагом в освоении космического пространства, который позволит на качественно новом уровне взглянуть на перспективы освоения планет Солнечной системы, понять механизмы зарождения планет, появления воды и, следовательно, жизни на Земле».
Успешная реализация российского проекта «Луна-25», добавили эксперты Роскосмоса, позволит создать технологический задел для реализации последующих лунных миссий, начать исследования Луны с новым качеством, впервые в мире исследовать ее грунт в области Южного полюса.
На борту зонда установлены 8 камер, которые будут вести съемку перелета, а также панорам лунной поверхности с места посадки. Зонд будет непрерывно работать в течение года, даже в условиях полярной ночи при температуре, доходящей до минус 170 градусов. Для этого разработана сложная система терморегуляции.
Задачи аппарата — изучение внутреннего строения и разведка природных ресурсов, в том числе воды, в околополярной области Луны, а также исследование воздействий на поверхность Луны космических лучей и электромагнитных излучений.
Испытания продолжаются
В рамках подготовки к лунной миссии в НПО Лавочкина испытания космического аппарата идут полным ходом.
Масса летного изделия в заправленном виде — 1750 килограммов. Сам зонд состоит из двух основных конструктивных частей.
Нижняя — посадочное устройство, представляющее конструкцию с амортизационными опорами, обеспечивающими мягкую посадку. На нем же закреплена двигательная установка станции, с помощью которой производится коррекция траектории перелета к Луне, торможение при сходе с орбиты и собственно прилунение.
Здесь же смонтированы топливные баки, устройство для забора лунного грунта, датчики, антенны. Верхняя часть — негерметичный приборный отсек. На нем находятся панели солнечных батарей, радиаторы системы терморегулирования, электронное оборудование, научные приборы, источник энергии. Всего на борту станции размещены девять различных научных приборов общей массой 30 кг.
Комплект приборов имеет большой спектр задач. Главная, конечно, это исследование грунта контактным методом. Для этого предназначен манипулятор с ковшом, который возьмет лунный грунт с глубины 15-30 сантиметров и подаст его в специальный прибор-анализатор.
На Землю грунт не полетит, состав реголита будет определяться на месте. Цель — подтвердить наличие воды, точнее, льда, который обнаружен по совокупности косвенных методов. Наличие следов воды очень важно для последующего освоения Луны, считают ученые, поскольку это — ценнейший ресурс. Если вода будет найдена, появится возможность построения обитаемых лунных баз.
Отличный от других
Назревает, конечно, вопрос: а почему верхний отсек негерметичный? Не навредит ли это научным приборам? «Это как раз одно из отличий «Луны-25″ от предыдущих аппаратов, — объяснили в Роскосмосе. — Это позволяет уменьшить вес конструкции и соответственно освободить дополнительную массу для научных приборов. Сами приборы не пострадают от перепада температур: они размещены на термостабилизированной панели. Во время лунного дня лишнее тепло отводится в космос специальными радиаторами. А ночью избежать замерзания помогут радиоизотопные источники тепла».
Ну а о втором отличии мы уже упоминали: все советские лунные станции осуществляли посадку в экваториальных районах, а «Луна-25» впервые будет садиться у Южного полюса. «Для посадки наши коллеги в РАН выбрали две точки: основная — к северу от кратера Богуславский и резервная — к юго-западу от кратера Манцини. Каждое место посадки имеет вид эллипса 30х15 километров с уклонами не более 15 градусов», — сообщили в Роскосмосе.
Прилуниться там будет намного труднее из-за сложного рельефа местности: там скалы, большие камни, поэтому выбор площадки для посадки — важная научная задача. Этим объясняется и небольшая в принципе масса и количество приборов на борту: помимо исследований реголита задача станции — отработать посадку именно на пересеченной местности. Сложность еще в том, что, кроме рельефа, надо учитывать много других факторов: в месте прилунения должна быть большая вероятность наличия льда, должны соблюдаться требуемые условия освещенности и радиосвязи.
Смотрим в будущее
В научной программе задействовано более 25 организаций Госкорпорации «Роскосмос». Так, уникальные приборы разработали специалисты Института космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН). Причем ученые уже смотрят в будущее и трудятся над оборудованием для следующих лунных экспедиций. Ведь миссией «Луна-25» программа изучения спутника Земли не ограничивается: она станет демонстратором возможностей сложной посадки. Следующий зонд «Луна-26» будет орбитальным, а вот «Луна-27» станет тяжелой посадочной автоматической станцией для самого глубокого изучения соседки Земли. «Для миссии «Луна-27″ мы создали специальный прибор, который входит в состав газоаналитического комплекса и работает на основе диодно-лазерной спектроскопии. Его задача — сделать пиролиз лунного грунта и по его летучим компонентам — вода, углекислый газ и т.д. — определить состав реголита в окрестностях Южного полюса Луны», — говорит заведующий лабораторией экспериментальной спектроскопии отдела физики планет и малых тел Солнечной системы ИКИ РАН Имант Виноградов. А его коллега, научный сотрудник отдела ядерной планетологии ИКИ РАН Дмитрий Головин добавляет: «В месте посадки «Луны-25» ожидается довольно сухой грунт и низкое содержание воды. А вот аппарат «Луна-27″ осуществит посадку в более интересном месте спутника Земли с точки зрения содержания воды в грунте. Там ожидаются бОльшие значения, и это очень перспективно для поиска новых полезных ископаемых на Луне».
Уникальная задача
В основном все предыдущие миссии были нацелены на исследование экваториальных районов. В случае успешной реализации программы мы будем пионерами в этой области исследований. Районы посадки лунной станции «Луна-25» и последующей «Луна-27» могут превратиться в зоны российских национальных интересов, с которых начнется практическое освоение Луны и, в перспективе, создание лунной базы.
По утверждению специалистов Роскосмоса, в первую очередь знания и сведения о Луне необходимы Российской академии наук в интересах фундаментальных космических исследований. Немаловажно и то, что материалы и технологии, которые получают при разработке космической техники, в том числе и при создании лунных космических аппаратов, в дальнейшем найдут применение в других областях — в медицине, на транспорте, в электронной промышленности и т.д. То есть одним своим существованием космические исследования способствуют продвижению других отраслей.
По мнению же ученых ИКИ РАН, полярные области Луны — наиболее перспективные для проведения исследований. Данные, которые были получены в нулевых годах нашего века, в том числе и с российского нейтронного телескопа LEND, установленного на американском орбитальном аппарате Lunar Reconnaissance Orbiter, показали, что в полярном реголите есть много летучих соединений космического происхождения, начиная с воды и заканчивая сложными молекулами. Эти соединения на Луну приносили кометы. Полюс на Луне можно сравнить с природным холодильником, где в холодных ловушках полярного реголита сотни миллионов лет накапливались и сохранялись слои инея всех космических летучих веществ, когда-либо попадавших на спутник Земли. Научные приборы «Луны-25» будут изучать состав этих веществ, проведут оценку массовой доли замерзшей воды в реголите. Ее наличие в будущем освободит космонавтов от необходимости доставки воды с Земли. Также она понадобится для добычи кислорода, а в более удаленной перспективе — и водородного горючего.
Из истории вопроса
Эпоха изучения Луны космическими средствами началась в январе 1959 года, когда СССР произвел запуск автоматической межпланетной станции «Луна-1». С помощью этой АМС были получены данные о радиационной обстановке и газовой составляющей межпланетного вещества в окололунном пространстве.
«Луна-2», стартовавшая в сентябре того же года и через три дня совершившая жесткую посадку на Луне, стала первым космическим аппаратом с Земли, достигшим другого небесного тела. Миссия подтвердила гипотезы ученых, что Луна не имеет сильного магнитного поля и что вокруг нее нет радиационных поясов.
А менее чем через месяц третья экспедиция на Луну смогла добыть снимки ее обратной стороны, благодаря чему советские ученые смогли сделать первый глобус нашего естественного спутника.
Первую мягкую посадку на Луну совершила АМС «Луна-9» уже зимой 1966 года. В течение трех с лишним суток аппарат передавал телепанораму поверхности спутника, измерял уровень радиации и пыли — последний, кстати, оказался меньше ожидаемого. АМС «Луна-10», запущенная в марте 1966-го, вышла на орбиту Луны и стала ее первым искусственным спутником. Анализ траектории станции позволил провести предварительное определение параметров гравитационного поля Луны.
В сентябре 1970 года «Луна-16» доставила советским ученым 101 грамм лунного грунта. Той же осенью в ходе миссии «Луны-17», доставившей на спутник первый управляемый с Земли луноход, было определено среднее расстояние между Землей и Луной, которое составило 384 467 километров.
В ходе последней в советской истории 24-й лунной миссии в 1976 году на Землю был доставлен лунный грунт с глубины более полутора метров.
Что интересно, программы освоения Луны были свернуты в СССР и США почти одновременно. Летать на естественный спутник Земли оказалось очень дорого, кроме того, было непонятно, зачем: вроде бы о Луне было известно все. Впрочем, исследования нашей соседки продолжали проводить Китай и Индия.
И снова здравствуйте
После того как в 2009 году упомянутый выше нейтронный российский телескоп LEND «узрел» признаки льда в районах полюсов Луны, интерес к Луне возобновился, так как, по словам представителей Роскосмоса, в случае наличия достаточного количества льда позволит в перспективе создавать обитаемую инфраструктуру на поверхности Луны.
И, готовя к запуску «Луну-25», в Роскосмосе одновременно готовят следующие миссии. Так, сообщили нам в ведомстве, «Луна-26» будет орбитальным аппаратом.
Он станет работать на орбите Луны и проводить дистанционные исследования ее поверхности, в том числе картографирование минералогического состава Луны, изучение структуры подповерхностных слоев, картирование распределения водяного льда на поверхности Луны.
«Луна-27» — это уже тяжелый посадочный аппарат для извлечения с глубины и анализа образца лунного льда. «Он будет оснащен системой высокоточной и безопасной посадки. То есть в процессе снижения аппарат на определенной высоте будет сканировать поверхность Луны и выбирать наиболее подходящее место для совершения посадки, — пояснили в Роскосмосе. — Также аппарат будет оснащен криогенной глубинной бурильной установкой, которая сможет бурить на глубину до 2 метров. Анализировать грунт аппарат будет на месте.
Место проведения исследований, так же как и в миссии «Луна-25», — район Южного полюса. А доставка грунта из района Южного полюса на Землю запланирована в ходе следующих миссий.
В 1608 году мастер Иоанн Липперсгей соорудил свой первый телескоп. С его помощью ученые смогли более подробно рассмотреть космический спутник нашей планеты. И сейчас Луна является наиболее изученным космическим телом, а также первым, на котором побывал человек с Земли. Развитие космонавтики в прошлом столетии позволило людям увидеть наконец обратную сторону Луны (из-за равенства орбитальной скорости вращения Луны вокруг Земли и угловой скорости вращения Луны вокруг своей оси естественный спутник всегда повернут к нам одной и той же стороной).
Несмотря на то что люди знают о Луне очень многое, ночное светило тем не менее является объектом наиболее пристального изучения астрономов. И, между прочим, ученые до сих пор ведут спор, а является ли Луна планетой? Ведь от классического определения планеты ее отличает несколько признаков: она не вращается вокруг звезды, имеет довольно маленькое ядро и силу притяжения.
Но среди остальных спутников Солнечной системы она уникальна. Прежде всего, у нее слишком большая масса (если сравнивать с другими спутниками). Также Луна располагается на довольно большом расстоянии от Земли, чтобы быть «захваченной» ее гравитационной силой. И вдобавок ко всему она вращается вокруг Земли не в плоскости экватора, что опять-таки нехарактерно для «настоящих» спутников. Так кто же ты, Луна?
Источник