научная статья по теме ЛУНА: ИССЛЕДОВАНИЕ И ОСВОЕНИЕ ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА, ПОСЛЕЗАВТРА Физика

Текст научной статьи на тему «ЛУНА: ИССЛЕДОВАНИЕ И ОСВОЕНИЕ ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА, ПОСЛЕЗАВТРА»

Луна: исследование и освоение вчера, сегодня, завтра, послезавтра

Если у тебя спрошено будет: что полезнее, Солнце или месяц — ответствуй: месяц. Ибо солнце светит днем, когда и без того светло.

Л.М.Зеленый, В.В.Хартов, И.Г.Митрофанов, В.П.Долгополов

Эту статью следует начать с вопроса: можно ли представить себе будущее развитие земной цивилизации без освоения и использования Луны? По нашему мнению, ответом должно быть категорическое «нет». Двойная система Земли и Луны — достаточно уникальный астрономический объект, в котором небольшая по массе планета обладает удивительно массивным спутником на относительно небольшом расстоянии от нее. Есть веские основания полагать, что древние гигантские приливы, вызываемые Луной, которая 4 миллиарда лет назад находилась к Земле гораздо ближе, сыграли важную роль в зарождении земной жизни.

Поверхность Луны получает такой же поток солнечной энергии, как и Земля. Состав лунных минералов разнообразен и вполне пригоден для освоения и промышленного использования. На Луне нет атмосферы, но в окрестности ее холодных полюсов есть районы, где температура не поднимается выше -200°С и где в течение сотен миллионов лет откладывались летучие соединения. Огромные их запасы включают и обычный (водяной) лед, что позволит создать обитаемые комплексы

Митрофанов И.Г., Долгополов В.П.,

Лев Матвеевич Зеленый, академик, директор Института космических исследований РАН, профессор Московского физико-технического института. Научные интересы связаны с плазменными процессами в космической среде, физикой и эволюцией Солнечной системы. Член ряда международных научных организаций. Руководитель проектов «Луна-Глоб» и «Луна-Ресурс». Член редколлегии «Природы».

Виктор Владимирович Хартов, доктор технических наук, генеральный директор и генеральный конструктор ФГУП «НПО им.САЛавочкина». Лауреат премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники (2008), заслуженный конструктор РФ. Специалист по автоматическим космическим аппаратам.

Игорь Георгиевич Митрофанов, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией космической гамма-спектроскопии ИКИ РАН. Область научных интересов — астрофизика высоких энергий и ядерная планетология. Руководитель российских экспериментов ХЕНД, ЛЕНД и ДАН на борту автоматических межпланетных аппаратов НАСА.

Владимир Павлович Долгополов, главный конструктор по направлению «Лунная программа» Центра планетных исследований ФГУП «НПО им.САЛавочкина». Занимается конструированием автоматических космических аппаратов.

лунных баз с полностью автономным циклом жизнеобеспечения. Гравитация Луны гораздо меньше земной, но ее вполне хватит, чтобы, обеспечив привычную для людей силу тяжести, поддерживать физиологический тонус участников продолжительных лунных экспедиций. Наконец, размещение обитаемых комплексов под поверхностью на глубине всего нескольких метров полностью решит самую сложную проблему дальних космических полетов за пределами земной атмосферы и магнитосферы — обеспечение защиты экипажа от космических лучей и солнечной радиации. Сравнивая условия работы космонавтов-исследователей на лунной базе и на орбитальной станции на низкой околоземной орбите, можно утверждать: в перспективе условия на Луне окажутся гораздо более безопасными и комфортными.

Освоение человечеством Солнечной системы, предсказанное нашим соотечественником К.Э.Циолковским сто лет тому назад, уже началось и будет неуклонно продолжаться. Наиболее интересным (и, скорее всего, последним в обозримой исторической перспективе) стратегическим рубежом этого освоения, безусловно, станет Марс, природная среда которого вполне пригодна для целенаправленного преобразования в аналог земной. Вероятно, через несколько веков на Марсе будет присутствовать колония людей. Однако в ближайшие десятилетия марсианские исследования могут проводиться только с помощью автоматических станций — современная космонавтика пока не готова к пилотируемым экспедициям на красную планету. Прежде всего необходимо исключить риск радиационного поражения экипажей во

время длительного межпланетного перелета. Кроме того, чтобы понять, что нас ожидает на Марсе, нужно проверить, существуют ли там какие-то, вероятно примитивные, формы внеземной жизни. Современные исследователи активно работают над этими вопросами, но пройдет еще несколько десятков лет, пока вопрос организации пилотируемых полетов к Марсу сможет перейти в практическую плоскость. Многие же научные и инженерные проблемы будущей марсианской космической программы могут быть решены и технически отработаны в ходе освоения Луны.

С точки зрения фундаментальной науки Луна до сих пор хранит множество загадок. Достаточно сказать, что до сей поры нет единой общепризнанной модели образования нашей ближайшей соседки. Имеющиеся экспериментальные данные противоречивы и не позволяют однозначно отдать предпочтение какой-либо из нескольких существующих теорий.

Не совсем ясно и происхождение летучих веществ, в том числе и водяного льда, в полярных областях Луны. Принесены ли они туда кометами, образовались ли в результате химических реакций лунных минералов с частицами солнечного ветра или являются продуктом каких-либо процессов в лунных недрах, сказать пока сложно.

Лунные исследования в следующие 10—15 лет должны, на наш взгляд, стать центральными в отечественной космической программе и заложить на ближайшие десятилетия научно-инженерный фундамент освоения Луны. В лунных проектах наилучшим образом сочетаются пилотируемая космонавтика и исследования автоматическими аппаратами, что принципиально важно именно для российской программы космических исследований.

Рассмотрим вкратце основные задачи изучения и освоения Луны, современное состояние

лунной космонавтики, а также возможные сценарии российской лунной программы в ближайшей исторической перспективе.

Цели и средства: прежде и теперь

Общепризнанно, что лунная гонка СССР и США в 60—70-х годах прошлого века стала мощным стимулом развития отечественной и мировой космонавтики. Наш пилотируемый космический корабль «Союз» был создан в качестве лунного перелетного модуля. Тяжелый ракетоноситель «Протон» был также разработан для лунной программы. Ракетные двигатели, сконструированные для лунного ракетоносителя Н-1, остаются востребованными как для современных, так и для перспективных ракет.

Нашей стране принадлежат четыре пионерских результата в освоении Луны. Это получение первой фотографии обратной стороны Луны, («Луна-3», 1959), первая мягкая посадка на Луну («Луна-9», 1966), первая автоматическая доставка на Землю лунного вещества («Луна-16», 1970) и создание первого автоматического лунохода («Лу-на-17», 1970).

И хотя первыми людьми, ступившими на поверхность спутника Земли, стали американские астронавты («Аполлон», 1969), отечественные достижения ХХ в. безусловно сохраняют свое значение и дают основу возрождения российской лунной программы века ХХ1.

Второй виток лунной гонки (во многом уже не в соперничестве, а в сотрудничестве) начался в 90-е годы прошлого века. Он связан с обнаружением признаков летучих (в том числе и водяного льда) внутри постоянно затененных областей (находящихся, как правило, в кратерах) в приполярных областях Луны, где солнечные лучи падают на поверхность почти по ка-

Капсула автоматической лунной станции «Луна-20», доставившая на Землю образцы лунного грунта во второй раз (1972).

сательной. Этот весьма интересный научный результат не имел, как тогда казалось, прямого практического выхода — посадка космического аппарата в такой темной области, лишенной потока солнечной энергии, представляла бы собой сложнейшую техническую задачу с точки зрения энергообеспечения техники («mission impossib-

le», как ее характеризовали наши американские коллеги). Но ситуация в корне изменилась, когда российский нейтронный прибор «ЛЕНД» («Lunar Exploration Neutron Detector» — «Лунный исследовательский нейтронный детектор»), и поныне работающий на борту американского космического аппарата «ЛРО» («Lunar Reconaissance Or-

Первый автоматический Луноход («Луна-17»).

«Новая Луна XXI века»: содержание воды в реголите полярных районов Луны. Данные российского прибора «ЛЕНД» на борту спутника НАСА «ЛРО» (руководитель эксперимента И.Г.Митрофанов).

Отдельно показана окрестность южного полярного кратера Кабеус. Оттенками серого цвета изображен рельеф Луны по данным лазерного высотометра «ЛОЛА», белые контуры показывают границы постоянно затененных районов, красные контуры — границу и центральную область района повышенной концентрации водяного льда в лунном реголите этого кратера по данным прибора «ЛЕНД». Наличие около 5% по массе водяного льда в обнаруженной области «вечной мерзлоты» было подтверждено прямым определением состава лунного вещества в активном эксперименте НАСА «ЛКРОСС».

biter» — «Лунный разведывательный спутник»), провел измерения содержания водяного льда в поверхностном слое лунного реголита с гораздо более высоким пространственным разрешением. Оказалось, что летучие вещества, в том числе и водяной лед, могут находиться в небольших полярных областях лунной «вечной мерзлоты» как внутри, так и вне постоянно затемненных областей вблизи полюсов Луны. Это сразу сделало возможным (mission is possible) прямое экспериментальное исследование данных веществ посадочными аппаратами in situ. Для организации такой экспедиции надо выбрать приполярный

район, где удовлетворяются сразу три условия:

— обеспечивается освещение Солнцем, как можно более продолжительное в течение одних лунных суток, одной лу-нации;

— существуют длительные периоды радиовидимости Земли, необходимые для управления аппаратом и передачи собранной информации;

— присутствует реголит с заметными включениями водяного льда, причем прямо под «ногами» севшего на поверхность аппарата.

Такие районы в приполярных областях Луны действительно есть, хотя их и очень не-

много. Открылся новый фронт работ, что было учтено в Федеральной космической программе на 2006—2015 гг. Научные иссл

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎