Виталий Перов - Космические аппараты исследуют Луну

• Название: Космические аппараты исследуют Луну
• Автор: Виталий Перов
• Издательство: Знание
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1979

Брошюра посвящена 20-летию выдающегося события в истории человечества — запуску в январе 1959 г. в СССР автоматической станции «Луна-1», которая впервые в мире достигла окрестностей другого небесного тела. Приводится описание первых «разведчиков космоса» — советских автоматических станций «Луна», показано, какую эволюцию претерпела сейчас советская «лунная» космическая техника, даны краткие научные итоги космических исследований Луны.

Брошюра рассчитана на инженеров, преподавателей и студентов вузов, учащихся старших классов, а также на более широкий круг читателей, интересующихся вопросами космонавтики.

---

Для проведения магнитных измерений по трассе движения и во время остановок «Луноход-2» имел на своем борту трехкомпонентный феррозондовый магнитометр. Анализ этих измерений указывает на неоднородность магнитного поля поверхности Луны: компонент магнитного поля, параллельный поверхности, при измерениях по трассе движения «Лунохода» менялся от 5 до 60 гамм, обнаружены магнитные аномалии, свойственные кратерам (в районе отдельных кратеров отмечены перепады поля до 3 гамм/м). Магнитные измерения, проведенные в районе тектонического разлома и вала кратера Лемонье, дали возможность оценить намагниченность пород, расчлененных трещиной, а также материковых пород вала кратера.

Геолого-морфологические исследования районов, по которым двигались «Луноходы», были направлены на получение данных о рельефе и выявление характерных геологических образований, на установление их взаимосвязи и эволюции и определение особенностей микрорельефа и слагающих пород.

Анализ материалов, полученных в Море Дождей, показал, что основной формой микрорельефа в этом районе являются кратеры. На изображениях хорошо просматривались кратеры размером до 50 м. Были выделены в специальную группу отрицательные формы рельефа диаметром менее 10 см, имеющие специфические особенности. Кратеры в этом районе имели характерную чашеобразную форму, их облик менялся от четкого к расплывчатому, в соответствии с чем они были сгруппированы в три морфологических класса — А, В и С.

Кратеры класса А, как правило, имели четко выраженный вал или резкую границу с окружающей поверхностью. Отношение глубины к диаметру (H/D) для кратеров этого класса лежит в пределах 1/4-1/5. Крутизна внутренних склонов в верхней части составляла 35–45°. Кратеры класса В более сглажены: отношение H/D для них около 1/8, максимальная крутизна внутренних склонов редко достигает 30°. Кратеры класса С имели наименьшую относительную глубину (H/D = 1/14), крутизна их склонов 8-10°, причем отсутствовали четкие границы.

Все кратеры располагаются на поверхности случайным образом, что характерно для форм рельефа экзогенного происхождения. Часть кратеров, видимо, образовалась в результате вторичных ударных процессов — падений обломков породы малой прочности с невысокой скоростью. Обломки горных пород на поверхности — обычный элемент лунного ландшафта.

Геолого-морфологические исследования также включали в себя изучение мощности и вертикального разреза слоя реголита, его структуры и гранулометрического состава. Данные анализа геологической обстановки приводят к выводам о том, что поверхностные породы Моря Дождей кристаллизовались после их расплава в период 3,2–3,7 млрд. лет назад. Кратеры в основной массе имеют ударно- взрывное происхождение, а морфологические различия связаны с их эволюцией. Крупнообломочный материал, по-видимому, возник в результате дробления скального основания при образовании кратеров.

Мощность реголита лежит в пределах 2–6 м, а в отдельных случаях может достигать 50 м. При переходе от молодых кратеров к старым закономерно меняется микроструктура верхнего слоя реголита от щебнистой к комковатой и ячеисто-комковатой, а гранулометрический состав становится более тонким. Непосредственно под слоем реголита, по всей видимости, находятся породы типа брекчий базальтового состава, ниже — базальты.

За время своей работы советские самоходные аппараты, управляемые с Земли, прошли маршрут длиной около 50000 м, передали более 300 панорам и 100000 снимков, провели многократные исследования физико-механических и химических свойств грунта.

НА ТРАССЕ ПЕРЕЛЕТА ЗЕМЛЯ — ЛУНА — ЗЕМЛЯ

Одним из важных этапов изучения Луны в Советском Союзе явилось использование АС серии «Зонд», предназначенных для испытания систем космической техники в реальных условиях полета, методов и средств, используемых при длительных межпланетных рейсах, а также для проведения экспериментов в космическом пространстве.

В программу АС «Зонд-3», выведенной в длительный полет по гелиоцентрической орбите, помимо других экспериментов, входило и фотографирование Луны, в том числе тех районов обратной ее стороны, которые не были охвачены фотосъемкой при полете станции «Луна-3». На борту АС «Зонд-3» проходил испытание и отрабатывался фототелевизионный комплекс, предназначенный для получения фотоснимков планет и для передачи информации с расстояний до сотен миллионов километров. При передаче информации станция ориентировалась в пространстве таким образом, чтобы ее параболическая антенна с высокой точностью была направлена на Землю.

Программа фотографирования Луны предусматривала перекрытие снимков еще неизвестных районов с фотографиями участков, уже отснятых «Луной-3», а также районов, которые можно наблюдать с Земли. Это обеспечивало хорошую картографическую привязку для новой фотоинформации. Съемка Луны велась с расстояний от 11,6 до 10 тыс. км. Такое расстояние позволяло сфотографировать значительные территории и получить изображения достаточно крупного масштаба. Фотосеанс продолжался около 1 ч. При этом положение станции относительно Луны менялось по долготе на 60° и по широте — на 12°. Таким образом, каждый участок неисследованной территории был отснят под различными углами, что значительно повышало информативность изображения.

Интересно, что попутно с фотографированием в полете проводилась регистрация спектральных характеристик поверхности Луны в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах. Оптические оси приборов располагались параллельно оси фотокамеры. Фотографические изображения и спектральные характеристики одних и тех же участков поверхности, изучаемые совместно, давали больше возможности для комплексного исследования физических свойств лунной поверхности и их связи с формами рельефа.

Автоматические аппараты «Зонд-5, -6, -7, -8» предназначались для проведения исследований на трассе перелета Земля- Луна- Земля, включая фотографирование Луны и Земли и доставку материалов экспериментов на Землю (см. Приложение). Ко времени запуска первого из этих аппаратов в районе Луны и на ее поверхности побывало 14 советских автоматических станций. Посланцы с Земли уходили в полет и к ближайшим планетам — нашим соседям по Солнечной системе. С их помощью были проверены и отлажены методы проведения научных и технических экспериментов на больших расстояниях от Земли с передачей информации о проведенных экспериментах по радиоканалам. Эти методы космических исследований на практике показали свою высокую эффективность. Однако с течением времени становилось все более очевидным, что многие очень важные научно-технические проблемы, связанные с изучением небесных тел и удаленных областей космоса, не могут быть решены с помощью аппаратов, навсегда покинувших Землю. Необходимо было создать устройства, способные не только «порвать цепи земного тяготения», но и вернуться в «объятия родной планеты».

Развитие фундаментальных наук о Вселенной, например планетологии, потребовало изучения вещества крупных небесных тел, его химического состава, породообразующих минералов и других характеристик в земных лабораториях с использованием полного набора средств всестороннего тонкого анализа. Важно было также получить фотографии поверхностей космических объектов без помех и искажении, вносимых системой обработки их на борту и при передаче информации по радиоканалам на большие расстояния.

Активно развивающаяся космическая медицина и биология тоже предъявляли свои требования. Ведь чтобы максимально полно выявить последствия воздействия факторов космического полета на живые организмы, нужно обязательно возвращать их на Землю. Наконец, этого же требовало проведение исследований воздействия космической среды на конструкционные материалы и аппаратуру, чтобы в будущем использовать эти знания для создания новой, более совершенной космической техники.

Задача возвращения на Землю аппаратов после выполнения околоземных орбитальных полетов уже была успешно решена. Стали привычными полеты человека в космос. Новыми автоматическими станциями предстояло освоить возвращение на Землю с трассы полета к Луне, после вхождения в атмосферу со второй космической скоростью. Это была задача завтрашнего дня мировой космонавтики. Именно при этом проверялась на практике возможность полетов человека к Луне, а в будущем и на планеты.

АС «Зонд-5» состояла из двух основных частей: приборного отсека и спускаемого аппарата. В приборном отсеке находились аппаратура систем управления, ориентации и стабилизации, терморегулирования и энергоснабжения, блоки радиокомплекса, а также корректирующая двигательная установка. На отсеке были смонтированы оптические датчики системы ориентации, панели солнечных батарей и радиоантенны.