После первых успехов по изучению Луны (первая жесткая посадка зонда на поверхность, первый облет с фотографированием невидимой с Земли обратной стороны) перед учеными и конструкторами СССР и США, задействованными в «лунной гонке», объективно встала новая задача. Нужно было обеспечить мягкую посадку исследовательского зонда на поверхность Луны и научиться выводить на ее орбиту искусственные спутники.
Задача эта была непростой. Достаточно сказать, что Сергею Королеву, руководившему ОКБ-1, так и не удалось этого добиться. В 1963-1965 было осуществлено 11 запусков космических аппаратов (каждый удачно запущенный получал официальный номер серии «Луна») с целью мягкой посадки на Луне, и все они потерпели неудачу. Между тем, загруженность ОКБ-1 проектами была чрезмерной, и в конце 1965 года Королев был вынужден передать тему мягкого прилунения в КБ Лавочкина, которым руководил Георгий Бабакин. Именно «бабакинцам» (уже после смерти Королева) удалось войти в историю благодаря успеху «Луны-9».
Первая посадка на Луну
(Нажмите на картинку, чтобы посмотреть схему прилунения космического аппарата)
Вначале станция «Луна-9» 31 января 1966 года была доставлена ракетой на орбиту Земли, а затем с нее отправилась в сторону Луны. Тормозной двигатель станции обеспечил гашение посадочной скорости, а надувные амортизаторы защитили посадочный модуль станции от удара о поверхность. После их отстрела модуль развернулся в рабочее состояние. Полученные от «Луны-9» за время связи с ней первые в мире панорамные изображения лунной поверхности подтвердили теорию ученых о поверхности спутника, не покрытой значительным пылевым слоем.
Первый искусственный спутник Луны
Вторым успехом «бабакинцев», использовавших задел ОКБ-1, стал первый лунный искусственный спутник. Старт космического аппарата «Луна-10» состоялся 31 марта 1966 года, а успешный вывод на окололунную орбиту - 3 апреля. За более чем полуторамесячный период научные приборы «Луны-10» исследовали Луну и окололунное пространство.
Достижения США
Тем временем США, уверенно шедшие к своей главной цели - высадке человека на Луне, стремительно сократили разрыв с СССР и вырвались вперед. Пять космических аппаратов серии Surveyor совершили мягкое прилунение и провели важные исследования в местах посадки. Пять орбитальных картографов Lunar Orbiter составили детальную карту поверхности с высоким разрешением. Четыре испытательных пилотируемых полета космических кораблей Apollo, в том числе два с выходом на орбиту Луны, подтвердили правильность принятых при разработке и проектировании программы решений, а техника доказала свою надежность.
Первая высадка человека на луне
В экипаж первой лунной экспедиции вошли астронавты Нил Армстронг, Эдвин Олдрин м Майкл Коллинз. Космический корабль Apollo 11 отправился в полет 16 июля 1969 года. Гигантская трехступенчатая ракета Saturn V отработала без замечаний, и Apollo 11 отправился к Луне. Выйдя на окололунную орбиту, он разделился на орбитальный модуль Columbia и лунный модуль Eagle, пилотируемый астронавтами Армстронгом и Олдрином. 20 июля он прилунился на юго-западе Моря Спокойствия.
Спустя шесть часов после посадки, Нил Армстронг вышел из кабины лунного модуля и в 2 часа 56 минут 15 секунд по всемирному времени 21 июля 1969 года впервые в человеческой истории ступил на лунный реголит. Вскоре к командиру первой лунной экспедиции присоединился Олдрин. Они провели на поверхности Луны 151 минуту, разместили на ней атрибутику и научную аппаратуру, взамен загрузив в модуль 21,55 кг лунных камней.
Окончание «лунной гонки»
Оставив на поверхности посадочный блок, взлетная ступень Eagle стартовала с Луны и состыковалась с Columbia. Воссоединившись, экипаж направил Apollo 11 к Земле. Затормозившись в атмосфере со второй космической скоростью, командный модуль с астронавтами после более чем 8-суточного полета мягко опустился в волны Тихого океана. Главная цель «лунной гонки» была достигнута.
Обратная сторона луны
(Фотоснимок обратной стороны Луны с приземлившегося аппарата "Чаньэ-4" )
Это сторона невидимая с Земли. 27 октября 1959 года с лунной орбиты обратную сторону сфотографировала советская космическая станция "Луна-3", а спустя более полувека 3 января 2019 года китайский космический аппарат "Чаньэ-4" успешно приземлился на поверхность обратной стороны и прислал первый снимок с ее поверности.
Людей всегда интересовал космос. Луна, находясь ближе всего к нашей планете, стала единственным небесным телом, на котором побывал человек. С чего начинались исследования нашего спутника, и кто одержал пальму первенства в приземлении на Луну?
Естественный спутник
Луна - небесное тело, веками сопровождающее нашу планету. Она не излучает свет, а только отражает его. Луна является спутником Земли, который ближе всего расположен к Солнцу. На небосводе нашей планеты она является вторым объектом по яркости.
Мы всегда видим одну сторону Луны из-за того, что вращение её синхронизировано с вращением Земли вокруг своей оси. Движется Луна вокруг Земли неравномерно - то отдаляясь, то приближаясь к ней. Великие умы мира издавна ломали себе голову над изучением её движения. Это невероятно сложный процесс, на который влияет сплюснутость Земли и притяжение Солнца.
О том, как образовалась Луна, ученые спорят до сих пор. Существует три версии, одна из которых - основная - была выдвинута после получения образцов лунного грунта. Её прозвали теорией гигантского столкновения. В основе лежит предположение, что больше 4 миллиардов лет назад столкнулись две протопланеты, а их отколовшиеся частицы застряли на околоземной орбите, образовав со временем Луну.
Другая теория предполагает, что Земля и её естественный спутник образовались благодаря газопылевому облаку в одно время. Сторонники третьей теории предполагают, что Луна возникла далеко от Земли, но была захвачена нашей планетой.
Начало исследования Луны
Даже в древние времена это небесное тело не давало покоя человечеству. Первые исследования Луны велись ещё во II веке до нашей эры Гиппархом, попытавшимся описать её движение, размеры и расстояние от Земли.
В 1609 году Галилей изобрел телескоп, и освоение Луны (хоть и визуальное) перешло на новую ступень. Стало возможным изучить поверхность нашего спутника, разглядеть его кратеры и горы. Например, Джованни Риччиоли это позволило создать одну из первых лунных карт в 1651 году. В то время и родился термин «море», обозначающий темные области поверхности Луны, а кратеры начали называть в честь известных личностей.
В XIX веке на помощь астрономам приходит фотография, что позволяет вести более точные исследования особенностей рельефа. Льюис Резерфорд, Уоррен де ла Рю и Пьер Жансен в разное время активно изучали лунную поверхность со снимков, а последний создал её «Фотографический атлас».
Освоение Луны. Попытки создания ракеты
Первые этапы изучения пройдены, и интерес к Луне становится все горячее. В XIX веке зарождаются первые мысли о космическом путешествии к спутнику, с чего и начинается история освоения Луны. Для такого полета нужно было создать аппарат, скорость которого была бы способна преодолеть гравитацию. Оказалось, что существующие двигатели недостаточно мощные, чтобы набрать необходимую скорость и поддерживать её. Сложности были также и с вектором движения аппаратов, так как после взлета они обязательно закругляли свое движение и падали на Землю.
Решение пришло в 1903 году, когда инженер Циолковский создал проект ракеты, способной преодолеть гравитационное поле и достичь цели. Топливо в двигателе ракеты должно было сгорать в самом начале полета. Так, её масса становилась гораздо меньше, а движение осуществлялось за счет освобожденной энергии.
Кто первый?
XX век ознаменовался масштабными военными событиями. Весь научный потенциал направлялся в военное русло, и с исследованиями Луны пришлось притормозить. Развернувшаяся в 1946 году холодная война заставила астрономов и инженеров вновь задуматься о космическом путешествии. Одним из вопросов в соперничестве Советского Союза и США стал следующий: кто же первый приземлится на поверхность Луны?
Первенство в борьбе за освоение Луны и космического пространства досталось Советскому Союзу, и 4 октября 1957 года был выпущен первый а через два года к Луне направилась первая космическая станция «Луна-1», или, как её называли, «Мечта».
В январе 1959 года АМС - автоматическая межпланетная станция - прошла около 6 тысяч километров от Луны, но приземлиться не смогла. «Мечта» попала на гелиоцентрическую орбиту, став искусственным Период её обращения вокруг светила составляет 450 дней.
Высадка на Луну не удалась, зато были получены весьма ценные данные о внешнем радиационном поясе нашей планеты и солнечном ветре. Удалось установить, что у естественного спутника незначительное магнитное поле.
Вслед за Союзом в марте 1959 года США выпустило Pioneer-4, который пролетел в 60 000 км от Луны, попав на солнечную орбиту.
Настоящий прорыв случился 14 сентября этого же года, когда космический корабль «Луна-2» совершил первое в мире «прилунение». Станция не имела амортизации, поэтому приземление было жестким, но знаменательным. Сделала это «Луна-2» около Моря Дождей.
Изучение лунных просторов
Первое приземление открыло путь дальнейшим исследованиям. Вслед за «Луной-2» была отправлена «Луна-3», облетевшая спутник и сфотографировавшая «темную сторону» планеты. Лунная карта стала более полной, на ней появились новые наименования кратеров: Жюль Верн, Курчатов, Лобачевский, Менделеев, Пастер, Попов и др.
Первая американская станция приземлилась на спутник Земли лишь в 1962 году. Это была станция Ranger-4, которая упала на
Дальше американские «Рейнджеры» и советские «Луны» и «Зонды» по очереди атаковали космические просторы, то совершая телесъемки лунной поверхности, то вдребезги об неё разбиваясь. Первой мягкой посадкой порадовала станция «Луна-9» в 1966 году, а «Луна-10» стала первым спутником Луны. Обогнув эту планету 460 раз, «спутник спутника» прервал связь с Землей.
«Луна-9» транслировала снимаемую автоматом телепередачу. С экранов телевизоров советский зритель наблюдал за съемкой холодных пустынных просторов.
США следовали тому же курсу, что и Союз. В 1967 году американская станция «Сурвейэр-1» совершила вторую мягкую посадку в истории космонавтики.
До Луны и обратно
За несколько лет советским и американским исследователям удалось достичь немыслимых успехов. Таинственное ночное светило много веков будоражило сознание как великих умов, так и безнадежных романтиков. Шаг за шагом Луна становилась всё ближе и доступнее для человека.
Следующей целью было не просто отправить на спутник космическую станцию, но и вернуть её обратно на Землю. Перед инженерами стояли новые задачи. Аппарат, летевший обратно, должен был войти в земную атмосферу под не слишком крутым углом, иначе он мог сгореть. Слишком большой угол, наоборот, мог создать эффект рикошета, и аппарат снова полетел бы в космос, так и не добравшись до Земли.
Сложности с калибровкой угла были решены. Серия аппаратов «Зонд» с 1968 по 1970 г. успешно совершала полеты с приземлением. «Зонд-6» стал испытательным. Он должен был исполнить проверочный полет, чтобы потом его смогли осуществить пилоты-космонавты. Аппарат облетел Луну на расстоянии 2500 км, но при возвращении на Землю парашют открылся чересчур рано. Станция разбилась, а полет космонавтов был отменен.
Американцы на Луне: первые лунопроходцы
Степные черепахи, вот кто первым облетел Луну и вернулся на Землю. Животных отправили в космический полет на советском корабле «Зонд-5» в 1968 году.
США явно отставали в освоении лунных просторов, ведь все первые успехи принадлежали СССР. В 1961 году президент Штатов Кеннеди сделал громкое заявление о том, что к 1970 году произойдет высадка на Луну человека. И сделают это американцы.
Для осуществления подобного плана требовалось подготовить надежную почву. Изучались снимки лунной поверхности, сделанные кораблями «Рейнджер», исследовались аномальные явления Луны.
Для пилотируемых полетов была открыта программа «Аполлон», которая пользовалась расчетами траектории полета к Луне, сделанными украинцем Впоследствии эта траектория была названа «Трассой Кондратюка».
«Аполлон-8» произвел первый пробный пилотируемый полет без высадки. Ф. Борман, У. Андерс, Дж. Ловелл совершили несколько кругов вокруг естественного спутника, сделав съемку местности для будущей экспедиции. Т. Стаффорд и Дж. Янг на «Аполлоне-10» осуществили второй полёт вокруг спутника. Космонавты отделились от модуля корабля и пребывали в 15 км от Луны по отдельности.
После всех подготовок, наконец, был отправлен «Аполлон-11». Американцы на Луне высадились 21 июля 1969 года возле Моря Спокойствия. Первый шаг совершил Нил Армстронг, за ним последовал Космонавты пробыли на естественном спутнике 21,5 часа.
Дальнейшие изучения
После Армстронга и Олдрина на Луну отправлялись ещё 5 научных экспедиций. Последний раз астронавты высаживались на поверхность спутника в 1972 году. За всю человеческую историю только в этих экспедициях люди высаживались на другие
Советский Союз не оставлял изучение поверхности естественного спутника. С 1970 года были отправлены радиоуправляемые «Луноходы» 1-й и 2-й серии. Луноход на Луне собирал образцы грунта и фотографировал рельеф.
В 2013 году Китай стал третьей страной, которая достигла нашего спутника, совершив мягкую посадку с помощью лунохода «Юйту».
Заключение
С давних времен являлся увлекательным объектом для изучения. В XX веке освоение Луны из научного исследования превратилось в разгоряченную политическую гонку. Для путешествия на неё было проделано немало. Теперь Луна остается наиболее изученным астрономическим объектом, на котором, к тому же, побывал человек.
Исследования Луны имеют длинную историю. Они начались еще до нашей эры, когда Гиппарх изучал движение Луны по звёздному небу, определил наклон лунной орбиты относительно эклиптики, размеры Луны и расстояние от Земли, а также выявил ряд особенностей движения.
С середины XIX века, в связи с открытием фотографии, начался новый этап исследования Луны: появилась возможность более детально анализировать поверхность Луны по подробным фотографиям (Уоррен де ла Рю и Льюис Резерфорд). В 1881 г. Пьер Жансен составил детальный «Фотографический атлас Луны».
В XX веке началась космическая эра, знания о Луне значительно расширились. Стал известен состав лунного грунта, учёные получили его образцы, составлена карта обратной стороны.
Изучение Луны автоматическими аппаратами
Впервые Луны достиг советский космический корабль «Луна-2» 13 сентября 1959 года. А впервые заглянуть на обратную сторону Луны удалось в 1959 г., когда советская станция «Луна-3» пролетела над ней и сфотографировала невидимую с Земли часть её поверхности. Ученые считают, что обратная сторона Луны представляет собой идеальное место для астрономической обсерватории. Оптические телескопы, размещенные здесь, не пробивались бы сквозь плотную земную атмосферу. А для радиотелескопов Луна послужила бы естественным щитом из твёрдых горных пород толщиной 3500 км, который надёжно прикрыл бы их от любых радиопомех с Земли.
Во второй половине XX века США начали активно готовиться к высадке на Луну. Но для подготовки к пилотируемому полёту НАСА запланировало несколько космических программ: «Рейнджер» (фотографирование ее поверхности), «Сервейер » (мягкая посадка и съёмки местности) и «Лунар орбитер» (детальное изображение поверхности Луны). В 1965-1966 гг. НАСА осуществил проект MOON-BLINK по исследованию необычных явлений (аномалий) на поверхности Луны . "Сервейры" 3,4 и 7 были укомплектованы ковшом-захватом для зачерпывания грунта.
СССР проводил исследования на поверхности Луны с помощью двух радиоуправляемых самоходных аппаратов, «Луноход-1», запущенный к Луне в ноябре 1970 г., и «Луноход-2» - в январе 1973 г. «Луноход-1» работал 10,5 земных месяцев, «Луноход-2» - 4,5 земных месяцев (то есть 5 лунных дней и 4 лунные ночи). Оба аппарата собрали и передали на Землю большое количество данных о лунном грунте и множество фотоснимков деталей и панорам лунного рельефа.
«Луноход-1»
«Лунохо́д-1» - первый в мире планетоход, успешно работавший на поверхности Луны. Принадлежит к серии советских дистанционно-управляемых самоходных аппаратов «Луноход» для исследования Луны, проработал на Луне одиннадцать лунных дней (10,5 земных месяцев).
«Луноход-1» был оборудован:
- двумя телекамерами (одна резервная), четырьмя панорамными телефотометрами;
- рентгеновским флуоресцентным спектрометром РИФМА;
- рентгеновским телескопом РТ-1;
- одометр-пенетрометром ПрОП;
- детектором радиации РВ-2Н;
- лазерным рефлектором ТЛ.
Автоматическая межпланетная станция «Луна-17» с «Луноходом-1» стартовала 10 ноября 1970 г. и вышла на орбиту искусственного спутника Луны, а 17 ноября 1970 г. станция благополучно прилунилась в Море Дождей, и «Луноход-1» съехал на лунный грунт.
За время нахождения на поверхности Луны «Луноход-1» проехал 10 540 м, обследовав площадь в 80 000 м 2 , передал на Землю 211 лунных панорам и 25 тысяч фотографий. Максимальная скорость движения составила 2 км/час. В 25 точках лунного грунта проведён его химический анализ. На «Луноходе-1» был установлен уголковый отражатель, с помощью которого ставились эксперименты по точному определению расстояния до Луны.
«Луноход-2»
«Лунохо́д-2» - второй из серии советских лунных дистанционно-управляемых самоходных аппаратов-планетоходов. Был предназначен для изучения механических свойств лунной поверхности, фотосъёмки и телесъёмки Луны, проведения экспериментов с наземным лазерным дальномером, наблюдений за солнечным излучением и прочих исследований.
15 января 1973 г. доставлен на Луну автоматической межпланетной станцией «Луна-21». Посадка произошла в 172 километрах от места прилунения «Аполлона-17». Система навигации «Лунохода-2» оказалась повреждена и наземный экипаж лунохода ориентировался по окружающей обстановке и Солнцу. Несмотря на это, аппарат преодолел бо́льшее расстояние, чем «Луна-1», так как был внедрён ряд нововведений, например, третья видеокамера на высоте человеческого роста.
За четыре месяца работы прошёл 37 километров, передал на Землю 86 панорам и около 80 000 кадров телесъёмки, но его дальнейшей работе помешал перегрев аппаратуры внутри корпуса. Официально работа «Лунохода-2» прекращена 4 июня 1973 г.
Космическая программа «Луна» была свернута в СССР в 1977 г. Запуск «Лунохода-3» был отменен.
В августе 1976 г. советская станция «Луна-24» доставила на Землю образцы лунного грунта, японский спутник «Hiten» полетел к Луне лишь в 1990 г. Далее были запущены два американских космических аппарата - «Clementine» в 1994 г. и «Lunar Prospector» в 1998 г.
«Клементина»
«Клементина» - объединённая миссия Командования воздушно-космической обороны Северной Америки и НАСА по испытанию военных технологий и параллельного произведения детальной фотосъемки поверхности Луны.
Зонд «Clementine» передал на Землю около 1,8 млн. снимков поверхности Луны в чёрно-белом изображении. «Клементина» - первый зонд, передавший научную информацию, подтверждающую гипотезу о наличии воды на полюсах Луны. Это очень важное открытие, что вода в твёрдом состоянии, присутствует на Луне. Жидкая вода не может находиться на лунной поверхности, так как она испаряется под воздействием солнечного света и затем рассеивается в космическом пространстве. Но еще с 1960-х годов существует гипотеза, о том, что водный лёд сохраняется в кратерах Луны, куда не могут проникать лучи Солнца или же залегает на большой глубине. И вот она подтверждена. В чем важность этого открытия? Лунные ледники могут обеспечить водой первых колонистов, при этом на Луне возможно появление растительности.
«Lunar Prospector»
«Lunar Prospector» - а мериканская автоматическая межпланетная станция для исследования Луны, созданная в рамках программы НАСА «Discovery». Запущена 7 января 1998 г. Завершила работу 31 июля 1999 г.
АМС « Lunar Prospector» предназначена для глобальной съёмки элементного состава поверхности Луны, исследования её гравитационного поля и внутреннего строения, магнитного поля и выделения летучих веществ. «Lunar Prospector’у» предстояло дополнить и уточнить изыскания «Клементины», а главное - проверить наличие льда.
«Lunar Prospector» был запущен 7 января 1998 года на ракете-носителе Athena-2. В течение 1998 года были решены большинство научных задач, ради которых запускался аппарат: уточнён возможный объём льда на южном полюсе Луны, его содержание в грунте учёные оценили как 1-10 % и ещё более сильный сигнал указывает на наличие льда на северном полюсе. На обратной стороне Луны магнитометром были обнаружены сравнительно мощные локальные магнитые поля, которые сформировали 2 небольшие магнитосферы диаметром около 200 км. По возмущениям в движении аппарата было обнаружено 7 новых масконов (регион литосферы планеты или естественного спутника, вызывающий положительные гравитационные аномалии).
Также была проведена первая глобальная спектрометрическая съемка в гамма-лучах, по итогам которой были составлены карты распределения титана, железа, алюминия, калия, кальция, кремния, магния, кислорода, урана, редкоземельных элементов и фосфора, создана модель гравитационного поля Луны, что позволяет очень точно рассчитывать орбиту спутников Луны.
В 1999 г. АМС закончила свою работу.
Автоматические исследования Луны в XXI веке
После окончания советской космической программы «Луна» и американской «Аполлон» исследования Луны с помощью космических аппаратов были практически прекращены.
Но в начале XXI века Китай начал свою программу освоения Луны. Она включает: доставку лунохода и отправку грунта на Землю, затем экспедицию на Луну и постройку обитаемых лунных баз. Остальные космические державы, конечно, не могли промолчать и снова развернули свои лунные программы. О планах будущих лунных экспедиций заявили Россия, Европа, Индия, Япония. Европейское космическое агентство 28 сентября 2003 г. запустило свою первую автоматическую межпланетную станцию (АМС) «Смарт-1». 14 сентября 2007 г. Япония запустила вторую АМС для исследования Луны «Кагуя». А 24 октября 2007 г. в лунную гонку вступила и КНР - был запущен первый китайский спутник Луны «Чанъэ-1». С помощью этой и следующей станций учёные создают объёмную карту лунной поверхности, что в будущем может поспособствовать амбициозному проекту колонизации Луны. 22 октября 2008 г. была запущена первая индийская АМС «Чандраян-1». В 2010 г. Китай запустил вторую АМС «Чанъэ-2».
В 2009 г. НАСА были запущены лунные орбитальные зонды- Lunar Reconnaissance Orbiter и Lunar Crater Observation and Sensing Satellite для сбора информации о лунной поверхности, поиска воды и подходящих мест для будущих лунных экспедиций. 9 октября 2009 г. космический аппарат LCROSS и разгонный блок «Центавр» совершили запланированное падение на поверхность Луны в кратер Кабеус , расположенный примерно в 100 км от южного полюса Луны, а потому постоянно находящийся в глубокой тени. 13 ноября НАСА сообщило о том, что с помощью этого эксперимента на Луне обнаружена вода.
К изучению Луны приступают частные компании. Был объявлен всемирный конкурс Google Lunar X PRIZE по созданию небольшого лунохода. В конкурсе участвуют несколько команд из разных стран, в том числе российская «Селеноход». Существуют планы по организации космического туризма с полётами вокруг Луны на российских кораблях - сначала на модернизированных «Союзах», а затем на разрабатываемых перспективных универсальных ПТКНП «Русь».
США собираются продолжать исследования Луны автоматическими станциями «GRAIL» (запущена в 2011 г.), «LADEE» (планируемой к запуску в 2013 г.) и др. Китай планирует запуск своей первой посадочной АМС «Чанъэ-3» в 2013 г., а затем лунохода к 2015 г. и АМС, возвращающей лунный грунт, к 2017 г. и строительства лунной базы к 2050 г. Япония объявила о будущих исследованиях Луны роботами. Индия планирует миссию в 2017 г. своего орбитального аппарата «Чандраян-2» и небольшого лунохода, доставляемого российской АМС «Луна-Ресурс», и дальнейшие исследования Луны вплоть до пилотируемых экспедиций. Россия сначала запускает многоэтапную программу исследования Луны автоматическими станциями «Луна-Глоб» в 2015 г., «Луна-Ресурс-2» и «Луна-Ресурс-3» с луноходами в 2020 и 2022 гг., «Луна-Ресурс-4» по возврату собранного луноходами грунта в 2023 г., а затем планирует пилотируемые экспедиции в 2030-х гг.
Ученые не исключают, что на Луне может находиться не только серебро, ртуть и спирты, но и прочие химические элементы и соединения. Водяной лёд, молекулярный водород указывают на то, что на Луне действительно есть ресурсы, которые могут быть использованы в будущих миссиях. Анализ топографических данных, присланных аппаратом LRO, и гравитационные измерения «Кагуя» показали, что толщина коры на обратной стороне Луны не постоянна и меняется с широтой места. Самые толстые участки коры соответствуют наибольшим возвышенностям, что характерно и для Земли, а самые тонкие обнаружены в приполярных широтах.
Вся эта вновь открытая лунная гонка связана с возможностью колонизации Луны. Что это значит?
Колонизация Луны
Под колонизацией Луны понимают заселение Луны человеком. Сейчас это не вымысел фантастических произведений, а реальные планы по строительству на Луне обитаемых баз. Бурное развитие космической техники позволяет надеяться, что колонизация космоса - вполне достижимая цель. В силу своей близости к Земле (три дня полёта) и достаточно хорошей изученности ландшафта, Луна уже давно рассматривается как кандидат для места создания человеческой колонии. Но хотя советские программы «Луна» и «Луноход» и американская программа «Аполлон» продемонстрировали практическую осуществимость полёта на Луну, они в то же время охладили энтузиазм создания лунной колонии. Это было вызвано тем, что анализ образцов пыли, доставленных космонавтами, показал очень низкое содержание в ней лёгких элементов, необходимых для жизни на Луне.
Для учёных лунная база является уникальным местом для проведения научных исследований в области планетологии, астрономии, космологии, космической биологии и других дисциплин. Изучение лунной коры может дать ответы на важнейшие вопросы об образовании и дальнейшей эволюции Солнечной системы, системы Земля-Луна, появлении жизни. Отсутствие атмосферы и более низкая гравитация позволяют строить на лунной поверхности обсерватории, оснащённые оптическими и радиотелескопами, способными получить намного более детальные и чёткие изображения удалённых областей Вселенной, чем это возможно на Земле, а обслуживать и модернизировать такие телескопы гораздо проще, чем орбитальные обсерватории. Луна обладает и разнообразными полезными ископаемыми: железом, алюминием, титаном; в поверхностном слое лунного грунта, реголите, накоплен редкий на Земле изотоп гелий-3, который может использоваться в качестве топлива для перспективных термоядерных реакторов. В настоящее время идут разработки методик промышленного получения металлов, кислорода и гелия-3 из реголита, найдены залежи водяного льда. Глубокий вакуум и наличие дешёвой солнечной энергии открывают новые горизонты для электроники, литейного производства, металлообработки и материаловедения. Луна также выглядит как весьма вероятный объект для космического туризма, который может привлечь значительное количество средств на её освоение, способствовать популяризации космических путешествий, обеспечивать приток людей для освоения лунной поверхности. Космический туризм будет требовать определённых инфраструктурных решений. Развитие инфраструктуры, в свою очередь, будет способствовать более масштабному проникновению человечества на Луну. Существуют планы использования лунных баз в военных целях для контроля околоземного космического пространства и обеспечения господства в космосе. Таким образом, колонизация Луны – вполне вероятное событие ближайших десятилетий.
ТАСС-ДОСЬЕ /Инна Климачева/. 50 лет назад, 3 февраля 1966 г., советская автоматическая межпланетная станция (АМС) "Луна-9" впервые в истории освоения космического пространства осуществила мягкую посадку на другое небесное тело - Луну. Первым космическим аппаратом, достигшим поверхности Луны, являлась также советская АМС "Луна-2", которая совершила жесткую посадку. Без мягкой посадки было невозможно проведение исследований на поверхности небесного тела, а также осуществление пилотируемых полетов (советская программа по отправке человека на Луну не была осуществлена и закрыта в 1974 г.).
"Луна-9" предназначалась для осуществления мягкой посадки на поверхность Луны и получения панорамы лунной поверхности.
История проекта
10 декабря 1959 г. первый секретарь ЦК КПСС и председатель Совета министров СССР Никита Хрущев подписал постановление "О развитии исследований космического пространства", которое помимо главной задачи - осуществления полета человека в космос, предусматривало, в частности, исследования Луны.
"Youtube/ТАСС"
Разработка автоматических межпланетных станций велась в ОКБ-1 (ныне Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева, г. Королев Московской обл.) под руководством генерального конструктора Сергея Королева. Властями СССР была поставлена задача достижения поверхности Луны и получения данных о ее поверхности.
В 1961 г. ОКБ-1 начало разработку проекта, получившего название "Е6" (второе поколение автоматических лунных станций) и предусматривающего мягкую посадку на Луну. В период с января 1963 г. по декабрь 1965 г. было проведено 11 испытательных пусков, на которых отрабатывались бортовые системы станции. Не выполнили мягкую посадку также и миссии аппаратов "Луна-4, -5, -6, -7, -8".
С конца 1965 г. в связи с загруженностью ОКБ-1 к работам по проекту был привлечен Машиностроительный завод им. С.А. Лавочкина (ныне НПО им. С.А. Лавочкина, г. Химки Московской обл.), где была конструктивно доработана и изготовлена АМС "Луна-9". Техническим руководителем проекта являлся заместитель директора завода, главный конструктор и начальник ОКБ предприятия Георгий Бабакин.
Характеристики
АМС состояла из двигательной установки, предназначенной для коррекции полета и торможения при посадке, сферического блока баков, включающего герметичный отсек системы управления, два сбрасываемых навесных отсека системы астроориентации "Юпитер" и радиовысотомера больших высот, а также главной полезной нагрузки - самой лунной станции.
Стартовая масса космического аппарата составляла 1583,7 кг.
Автоматическая лунная станция, которая весила 100 кг, представляла собой герметичный контейнер сферической формы. На ее внешней стороне были установлены оптико-механическая телекамера и счетчики радиации. Верхняя полусфера лунной станции во время перелета закрывалась четырьмя лепестковыми антеннами, которые раскрывались после посадки. Сама станция со всех сторон была защищена амортизаторами посадочного устройства. Оно было выполнено в виде двух надувных баллонов-амортизаторов для смягчения удара о лунную поверхность.
В состав научной аппаратуры входили:
Оптико-механическая телевизионная камера с цилиндрическим иллюминатором (время передачи одной панорамы составляло 100 минут);
Гамма-спектрометр (для исследования интенсивности и спектрального состава гамма-излучения лунной поверхности);
Прибор для регистрации ионизирующего излучения.
Запуск и полет
АМС была выведена на промежуточную околоземную орбиту 31 января 1966 г. с космодрома Байконур ракетой-носителем "Молния-М" с разгонным блоком "Л".
При подходе к Луне скорость ее движения составляла 2,6 км/с.
3 февраля "Луна-9" осуществила мягкую посадку на поверхность Луны в районе океана Бурь - западнее кратеров Рейнер и Марий. На следующий день по команде с Земли станция начала обзор лунного ландшафта и передачу его панорамного изображения. Со станцией было проведено 7 сеансов связи общей продолжительностью более 8 часов.
Итоги миссии
Главным результатом миссии "Луны-9" стала первая в мире мягкая посадка космического аппарата на поверхность Луны и передача на Землю первых телепанорам лунной поверхности. Кроме того, в ходе ее полета уточнено расположение внешнего радиационного пояса вокруг Земли, установлено отсутствие заметного магнитного поля Луны и лунных радиационных поясов. По полученным снимкам определены особенности микрорельефа лунной поверхности.
Автоматической станцией были установлены рекорды, зарегистрированные и подтвержденные дипломами Международной авиационной федерации (FAI) в 1967 г. Это – мягкая посадка на поверхность Луны, передача первой в мире круговой фотопанорамы лунной поверхности в районе посадки, а также проведение научных исследований и измерений с помощью автоматического космического аппарата непосредственно на ее поверхности.
После "Луны-9", в марте того же года была запущена 10-я АМС, которая стала первым искусственным спутником Луны. Станции следующего поколения "Луна-16" (1970), "Луна-20" (1972) и "Луна-24" (1976) впервые в мире обеспечили в автоматическом режиме забор лунного грунта и его доставку на Землю. Самоходный аппарат "Луноход-1" (доставлен станцией "Луна-17") первым в истории освоения космического пространства в 1970-1971 гг. совершил длительное многокилометровое путешествие по Луне.
Всего в 1959-1976 гг. в рамках советской лунной программы было осуществлено 24 запуска автоматических станций серии "Луна".
Космические аппараты серии «Луна»
«Луна» — наименование советской программы исследования Луны и серии космических аппаратов, запускаемых в СССР к Луне начиная с 1959 года. Космические аппараты первого поколения («Луна-1» — «Луна-3») совершали перелет с Земли к Луне без предварительного выведения на орбиту искусственного спутника Земли, проведения коррекций на траектории Земля — Луна и торможения вблизи Луны. Аппараты осуществили пролет Луны («Луна-1»), достижение Луны («Луна-2»), ее облет и фотографирование («Луна-3»). Космические аппараты второго поколения («Луна-4» — «Луна-14») запускались с использованием более совершенных методов: предварительного выведение на орбиту искусственного спутника Земли, затем старт к Луне, коррекции траектории и торможение в окололунном пространстве. При запусках отрабатывались полет к Луне и посадка на ее поверхность («Луна-4» — «Луна-8»), мягкая посадка («Луна-9» и «Луна-13») и перевод на орбиту искусственного спутника Луны («Луна-10», «Луна-11», «Луна-12», «Луна-14»). Более совершенные и тяжелые космические аппараты третьего поколения («Луна-15» — «Луна-24») осуществляли перелет к Луне по схеме, используемой аппаратами второго поколения; при этом для увеличения точности посадки на Луну предусмотрена возможность проведения нескольких коррекций на траектории полета от Земли к Луне и на орбите искусственного спутника Луны. Аппараты «Луна» обеспечили получение первых научных данных о Луне, отработку мягкой посадки на Луну, создание искусственных спутников Луны, взятие и доставку на Землю проб грунта, транспортировку на поверхность Луны лунных самоходных аппаратов. Создание и запуск разнообразных автоматических лунных аппаратов является особенностью советской программы исследования Луны.
«Луна-1» — первый в мире космический аппарат, запущенный в район Луны 2.1.1959. Пройдя вблизи Луны (5-6 тыс. км от ее поверхности) 4.1.1959, аппарат вышел из сферы действия земного тяготения и превратился в первый искусственный спутник Солнца. Конечная масса последней ступени ракеты-носителя с космическим аппаратом «Луна-1» 1472 кг (масса контейнера с аппаратурой 361,3 кг). На аппарате размещались радиоаппаратура, телеметрическая система, комплекс научных приборов и другое оборудование, предназначенное для изучения интенсивности и состава космических лучей, газовой компоненты межпланетного вещества, метеорных частиц, корпускулярного излучения Солнца, магнитного поля. На последней ступени ракеты-носителя была установлена аппаратура для создания натриевого облака — искусственной кометы. При полете «Луны-1» впервые была достигнута вторая космическая скорость и получены сведения о радиационном поясе Земли и космическом пространстве. В мировой печати космический аппарат «Луна-1» получил название «Мечта».
«Луна-2» — космический аппарат, впервые в мире совершивший перелет с Земли на другое небесное тело. Запущен 12.9.1959. Аппарат «Луна-2» и последняя ступень ракеты-носителя 14.9.1959 достигли поверхности Луны (район Моря Ясности, вблизи кратеров Аристил, Архимед и Автолик) и доставили вымпелы с изображением Государственного герба СССР. Конечная масса космического аппарата с последней ступенью ракеты-носителя 1511 кг (масса контейнера с научной и измерительной аппаратурой 390,2 кг). Исследования, проведенные с помощью «Луны-2», показали, что Луна практически не имеет собственного магнитного поля и радиационного пояса.
Космический аппарат «Луна-3» запущен 4.10.1959. Конечная масса последней ступени ракеты-носителя с космическим аппаратом 1553 кг (масса научной и измерительной аппаратуры с источниками питания 435 кг). Масса аппарата «Луна-3» 278,5 кг. Аппарат имел системы: радиотехническую, телеметрическую, фототелевизионную, ориентации (относительно Солнца и Луны), энергопитания (с солнечными батареями), терморегулирования и комплекс научной аппаратуры. Выведенный на сильно вытянутую эллиптическую орбиту искусственного спутника Земли, космический аппарат обогнул Луну и прошел на расстоянии 6200 км от ее поверхности. 7.10.1959 во время сеанса фотографирования (двумя аппаратами с длинно- и короткофокусным объективами) была заснята почти половина поверхности Луны (одна треть — в краевой зоне, две трети — на обратной невидимой с Земли стороне). После проявления пленки на борту космического аппарата изображения были переданы с помощью фототелевизионной системы на Землю. Максимальное удаление «Луны-3» от Земли в апогее составило 480 тыс. км. Совершив 11 оборотов вокруг Земли, аппарат вошел в земную атмосферу и прекратил существование.
«Луна-4» — «Луна-8» запущены в 1963-1965 гг. для дальнейших исследований Луны и решения задачи обеспечения мягкой посадки космического аппарата на поверхность Луны. При этих полетах была завершена экспериментальная отработка комплекса систем: астроориентации, управления движением и бортовой радиоаппаратурой, электропитания, терморегулирования, радиотехнического комплекса и других. Масса космических аппаратов 1422-1552 кг.
«Луна-9» — космический аппарат, впервые в мире осуществивший мягкую посадку па Луну; запущен 31.1.1966. Во время полета к Луне, продолжавшегося 3,5 суток,была проведена коррекция траектории полета. На высоте 75 км от поверхности Луны (за 48 с до посадки) была включена двигательная установка, которая обеспечила гашение скорости с 2600 м/с до нескольких м/с. Спускаемый аппарат «Луны-9» совершил посадку 3.2.1966 в Океане Бурь, западнее кратеров Рейнер и Марий, в точке с координатами 64°22′ з. д. и 7° 08′ с. ш. С космическим аппаратом было проведено 7 сеансов радиосвязи общей продолжительностью свыше 8 ч для передачи научной информации. Телевизионные изображения поверхности Луны передавались в течение четырех сеансов при различных условиях освещенности. Длительность активного существования аппарата на поверхности Луны составила 46 ч 58 мин 30 с. Панорамы лунной поверхности, полученные при различных высотах Солнца над горизонтом (7, 14, 27 и 41°), дали возможность изучить микрорельеф лунного грунта, определить размеры и форму впадин и камней. Космический аппарат «Луна-9» состоял из спускаемого аппарата (масса 100 кг), предназначенный для работы на поверхности Луны, отсеков с аппаратурой систем управления, астроориентации, радиосистем и двигательной установки для коррекции и торможения перед посадкой. Общая масса «Луны-9» после отделения от разгонной ступени ракеты-носителя равна 1583 кг. В состав спускаемого аппарата входил герметичный приборный отсек, в котором были размещены ТВ аппаратура, аппаратура радиосвязи, программно-временное устройство, научная аппаратура, системы энергопитания и терморегулирования. Приборный отсек оснащен амортизаторами (надувные баллоны), антеннами и другим. Изображения лунной поверхности, переданные «Луной-9», и успешная посадка космического аппарата на Луну имели большое значение для дальнейших полетов к Луне, включая полеты человека.
«Луна-10» — первый искусственный спутник Луны; запущен 31.3.1966. Масса космического аппарата после отделения от ракеты 1582 кг, масса лунного спутника, выведенного 3.4.1966 на орбиту искусственного спутника Луны, 240 кг. На нем имелась научная аппаратура: гамма-спектрометр для исследования интенсивности и спектрального состава гамма-излучения лунной поверхности, прибор для изучения радиационной обстановки вблизи Луны, аппаратура для изучения солнечной плазмы, приборы для регистрации инфракрасного излучения поверхности Луны, регистратор метеорных частиц. ИСЛ «Луна-10» активно существовал 56 суток совершив 460 оборотов вокруг Луны. Проведено 219 сеансов радиосвязи, получены информация о гравитационном и магнитном полях Луны, магнитном шлейфе Земли, косвенные данные о химическом составе и радиоактивности поверхностных пород Луны.
«Луна-11» — второй ИСЛ; запущен 24.8.1966. Масса космического аппарата 1640 кг. 27.8.1966 аппарат вышел на окололунную орбиту. За 38 суток активного существования проведено 137 сеансов связи и совершено 277 витков вокруг Луны. Научная аппаратура позволила продолжить исследования, начатые космическим аппаратом «Луна-10».
«Луна-12» — третий советский ИСЛ; запущен 22.10.1966. Масса космического аппарата 1620 кг. 25.10.1966 аппарат «Луна-12» вышел на орбиту искусственного спутника Луны. Активно существовал 85 суток совершив 602 витка. Кроме научной аппаратуры, на борту находилась фототелевизионная система, с помощью которой получены крупномасштабные изображения участков лунной поверхности.
«Луна-13» — второй космический аппарат, совершивший мягкую посадку на Луну; запущен 21.12.1966. Масса 1620 кг. 24.12.1966 спускаемый аппарат (масса 112 кг) совершил мягкую посадку в районе Океана Бурь в точке с координатами 62°03′ з. д. и 18°52′ с. ш. Спускаемый аппарат был оснащен: механическим грунтомером-пенетрометром для определения прочности наружного слоя грунта; радиационным плотномером; динамографом для регистрации длительности и значения перегрузки, возникающей при посадке станции; приборами для измерения теплового потока от лунной поверхности; счетчиками для регистрации корпускулярного излучения. На Землю передано 5 панорам лунной поверхности, снятых при различных высотах Солнца над горизонтом — от 6 до 38°.
«Луна-14» — четвертый советский ИСЛ; запущен 7.4.1968. Систематические длительные наблюдения за изменением параметров орбиты позволили уточнить соотношение масс Земли и Луны и данные о гравитационном поле Луны и ее форме. Изучались космические лучи и потоки заряженных частиц, идущих от Солнца, условия прохождения и стабильность радиосигналов, передаваемых с Земли на космический аппарат и обратно при нахождении аппарата в разных точках орбиты и при заходах за лунный диск, проводилась юстировка наземных средств радиосвязи.
«Луна-15» — пятый советский ИСЛ; запущен 13.7.1969. Первый космический аппарат третьего поколения. Масса 5700 кг. После выхода на селеноцентрическую орбиту проведены 2 коррекции орбиты. Проводились научные исследования в окололунном пространстве, испытывались новые навигационные системы; получена информация о работе новых систем станции. По завершении программы на 52-м витке 21 июля была включена двигательная установка, космический аппарат сошел с орбиты и достиг поверхности Луны.
«Луна-16» — космический аппарат, совершивший рейс Земля-Луна-Земля и доставивший на Землю образцы лунного грунта; запущен 12.9.1970. 17 сентября аппарат вышел на круговую селеноцентрическую орбиту. Масса 5727 кг, при посадке на Луну 1880 кг. Космический аппарат состоял из двух основных частей — унифицированной посадочной ступени (общей для всех космических аппаратов третьего поколения, кроме «Луна-19» и «Луна-22») и приборного торового отсека со взлетной ступенью (возвратной ракетой) Луна-Земля. Посадочная ступень состояла из КТДУ-417 с блоком основных баков, двух сбрасываемых отсеков, приборных отсеков и посадочного устройства. После формирования предпосадочной орбиты с низким периселением 21.9.1970 произведена мягкая посадка в районе Моря Изобилия в точке с координатами 56° 18′ в. д. и 0° 41′ ю. ш. Грунтозаборное устройство (буровой снаряд имел внешний диаметр 26 мм, внутренний 20 мм, длину 370 мм, ход 320 мм) обеспечило бурение и забор грунта в возвращаемый аппарат. Старт взлетной ступени был произведен по команде с Земли 21.9.1970 (включением КРД-61). 24 сентября возвращаемый аппарат был отделен от приборного отсека ракеты и совершил мягкую посадку на Землю в 80 км юго-восточнее Джезказгана. Масса грунта, доставленного на Землю, — 105 г.
«Луна-17» — космический аппарат, доставивший на Луну первый автоматический самоходный аппарат «Луноход-1»; запущен 10.11.1970. 17 ноября совершил мягкую посадку на Луну в районе Моря Дождей в точке с координатами 35° з. д. и 38° 17′ с. ш.
Космический аппарат «Луна-18» запущен 2.9.1971. 7 сентября переведен на круговую окололунную орбиту, на которой осуществлялось маневрирование для отработки новых методов навигации и посадки на Луну. После 54 витков 11 сентября включена тормозная двигательная установка, аппарат сошел с орбиты и достиг Луны. Район посадки — горный район у Моря Изобилия, представляющий большой научный интерес. Прилунение в сложных гористых условиях оказалось неблагоприятным.
«Луна-19» — шестой советский ИСЛ; запущен 28.9.1971. 3 октября космический аппарат переведен на окололунную круговую орбиту. 26 и 28 ноября проводились коррекции орбиты. Длительность наблюдения за «Луной-19» позволили уточнить гравитационное поле Луны. Аппарат измерял магнитное поле Луны, передавал фотографии лунной поверхности.
Космический аппарат «Луна-20» запущен 14.2.1972. 18 февраля переведен на окололунную орбиту. 21 февраля осуществлена мягкая посадка на лунную поверхность в горном материковом районе между Морем Изобилия и Морем Кризисов в точке с координатами 56° 33′ в. д. и 3° 32′ с. ш. Космический аппарат «Луна-20» по конструкции аналогичен «Луне-16». Грунтозаборное устройство (параметры бурового снаряда такие же, как у аппарата «Луна-16») произвело бурение и забор грунта, который был помещен в контейнер возвращаемого аппарата. 23 февраля взлетная ступень стартовала с Луны, 25 февраля возвращаемый аппарат совершил мягкую посадку на Землю в расчетном районе. Масса грунта, доставленного на Землю, — 55 г.
«Луна-21» — космический аппарат, доставивший на поверхность Луны «Луноход-2»; запущен 8.1.1973. 16 января произведена мягкая посадка на Луну на восточной окраине Моря Ясности, внутри кратера Лемонье в точке с координатами 30° 27′ в, д. и 25° 51′ с. ш.
«Луна-22» — седьмой советский ИСЛ; запущен 29.5.1974. 2 июня аппарат вышел на селеноцентрическую орбиту. Масса космического аппарата 5700 кг. 9 и 13 июня проводились коррекции орбиты. Измерялось гравитационное поле Луны, осуществлялось альтиметрирование отдельных участков лунной поверхности в зонах возможной посадки космического аппарата; были получены и переданы на Землю изображения лунной поверхности, проводились научные исследования.
Космический аппарат «Луна-23» запущен 28.10.1974. 31 октября проведена коррекция траектории полета. 2.11.1974 аппарат «Луна-23» достиг окрестностей Луны и был переведен на селеноцентрическую орбиту. Для обеспечения посадки космического аппарата в расчетном районе Луны 4 и 5 ноября были проведены коррекции с понижением периселения до 17 км. 6.11.1974 осуществлена посадка в южной части Моря Кризисов. Посадка аппарата произошла на участке лунной поверхности с неблагоприятным рельефом, вследствие чего было повреждено устройство, предназначенное для взятия образцов лунного грунта.
«Луна-24» — третий космический аппарат, совершивший рейс Земля-Луна-Земля; запущен 9.8.1976. 11 августа была проведена коррекция траектории полета. 14.8.1976 космический аппарат достиг окрестностей Луны и был переведен на круговую селеноцентрическую орбиту с высотой над поверхностью Луны 115 км, наклонением к лунному экватору 120о. 16 и 17 августа проведены коррекции для формирования предпосадочной орбиты с низким периселением в 12 км и апоселением 120 км, 18.8.1976 осуществлена посадка в юго-восточном районе Моря Кризисов с координатами 12° 45′ с. ш. и 62° 12′ в. д. Грунтозаборное устройство (буровой снаряд имел внешний диаметр 15 мм, внутренний диаметр 8 мм, длина 3157 мм, ход 2575 мм) по команде с Земли произвело бурение лунного грунта на глубину ~2 м. Взятые образцы были помещены в контейнер возвращаемого аппарата взлетной ступени, которая 19 августа стартовала к Земле. 22.8.1976 возвращаемый аппарат с образцами лунного грунта достиг Земли и совершил мягкую посадку в расчетном районе. Масса грунта, доставленного на Землю, — 170,1 г.
Запуски космических аппаратов серии «Луна» осуществлялись ракетой-носителем — «Восток» («Луна-1»- «Луна-3»), ракетой- носителем «Молния» («Луна-4» — «Луна-14»), ракетой-носителем «Протон» с дополнительной 4-й ступенью («Луна-15″ — Луна-24»).
