zelenyikot


Открытый космос Зеленого кота

Космос ближе, чем кажется


Previous Entry Share Next Entry
Луна после “Аполлона”: кто летает и как изучает
zelenyikot


Существует ошибочное представление, что после полетов Apollo и "Луноходов" Луну прекратили изучать. Есть даже современный миф будто кто-то или что-то это запретило людям. Однако сегодня исследования продолжаются, причем довольно активные, об этом и расскажу.

После старта возвращаемого модуля АМС "Луна-24", и доставки последней щепотки реголита между Землей и Луной остался только вакуум. Лишь спустя 14 лет космонавтика стала возвращаться к Луне. Правда о пилотируемых путешествиях пока забыли - слишком невыгодное соотношение между затратами и научно-практической пользой от полета. Поэтому сейчас летают, в основном, спутники, слетал один луноходик, и готовятся другие посадочные аппараты.

В 90-е гг. первыми к Луне вернулись японцы, снарядившие миссию Hiten.



Спутник, по большей части, предназначался только для отработки технологии перелетов, гравитационных маневров, аэродинамического торможения в атмосфере Земли, т.е. учились летать между Землей и Луной. На борту у него был микроспутник, который хотели выбросить на окололунной орбите, но аппарат не включился.

В 1994-м году к Луне отправился американский исследовательский аппарат Clementine.



Ее тоже использовали для тестов и изучения влияния дальнего космоса на электронику, но к этому добавили еще и несколько приборов: ультрафиолетовый и инфракрасные спектрометры, и камеру высокого разрешения с шестью цветными фильтрами на колесе (подробнее о том, как изучаются планеты c помощью оптики). Благодаря им удалось начать геологическое картографирование Луны.



Был еще лазерный высотомер для создания трехмерной карты лунной местности. На основе данных Clementine удалось создать приложение Google Moon, которое потом дополнили снимками с орбитальных модулей Apollo, и японской автоматической Kaguya.

Снимки камеры высокого разрешения Clementine оказались не особо-то высокого разрешения - от 7 до 20 метров, т.к. спутник летал на высоте около 400 км - с такого расстояния много не рассмотришь.


Снимок в расширенных цветах, позволяющий увидеть различия геологических пород.

Зато благодаря Clementine ученые получили первые косвенные данные о наличии на полюсах Луны воды в повышенной концентрации.

Следом, в 1998 году, полетел Lunar Prospector, тоже от NASA.



Его камерами вообще не оборудовали, и устроен он был довольно примитивно, но он смог провести первое геологическое картографирование Луны при помощи нейтронного датчика и гамма-спектрометра. Спутнику удалось определить, что на полюсах Луны вода может достигать концентрации 10% в грунте.



Применение гамма-спектрометра (подробнее о том, как изучают планеты с помощью радиации) позволило определить распределение по поверхности кремния, железа, титана, алюминия, фосфора и калия. Проведены более точные измерения гравитационного поля, выявлены новые неоднородности - масконы.



В 2000-х к "лунному клубу" стали присоединяться новые участники. В 2003 году Европейское космической агентство запустило экспериментальную миссию Smart-1. Задачи полета тоже были по большей части технологические - Европа училась использовать плазменный двигатель для перелетов в дальнем космосе. Но кроме этого имелись и бортовые камеры: для съемки в видимом и инфракрасном диапазонах.



Камера у Smart -1 была небольшая, а орбита высокая: от 400 до 3000 км, поэтому кадры получались в основном широкоугольные и низкого разрешения. Наиболее детальные кадры были всего 50 м на пиксель, а глобальную карту удалось построить только из кадров в 250 м на пиксель. Хотя вначале миссии ставились цели рассмотреть Apollo и Луноходы, но не сложилось - для них нужно разрешение менее метра. Зато рассмотрели пики вечного света на полюсах.



Smart-1 опробовал лазерную связь с Землей еще когда летел к Луне. Передавать данные по лучу тогда не предполагали, только попытались пострелять в однометровый телескоп обсерватории на острове Тенерифе. Цель была - изучить влияние земной атмосферы на луч. Попытка оказалась удачной - в телескоп попали, но развивать технологию не стали - радио показалось надежнее.

Тут надо отвлечься и ответить на вопрос, который наверняка уже у многих возникал: почему нельзя спуститься пониже, чтобы снимки поверхности были качественнее? Вроде бы атмосферы нет, летай хоть на 10 метра! Но с Луной не все так просто. И атмосфера с пылью там какая-никакая есть, но ей можно пренебречь, а пренебрегать нельзя масконами. Маскон - это локальное увеличение гравитационного поля.

Гравитационное поле Луны неоднородно.

Moon XXI (2).gif

Предположим мы летим на высоте 10 км над однородной равниной. Сила притяжения действующая на аппарат имеет одно неизменное значение. Мы его компенсируем ускорением двигательной установки набираем первую космическую скорость, и можем летать на этой высоте бесконечно, если нам ничто не помешает. Но если мы будем летать не вокруг гигантского бильярдного шара, а вокруг, к примеру, Луны, то равнина быстро кончится. И встретится нам, к примеру, горный хребет, высотой 5 км. Что будет с гравитационным полем? Правильно: притяжение аппарата возрастет. Этакая гравитационная выбоина на орбите спутника. И чем ниже спутник прижимается к поверхности, тем более мелкие "выбоины" начинают на него оказывать воздействие.



Луна же еще сложнее. Когда-то на нее падали огромные астероиды, которые пробивали кору, и вызывали поднятие более плотной мантийной породы к дневной поверхности. А дневная поверхность сложена из более рыхлых вулканических пород. В результате мы получаем относительно гладкую равнину, с разнородным гравитационным полем. Мантийное вещество более плотное и массивное, т.е. притягивает сильнее и получается эквивалент гравитационной "горы". Это, собственно, и называется маскон - концентратор массы.

В 2007 году к Луне отправилась японская Kaguya. Научившись летать к естественному спутнику Земли, японцы решили усердно заняться его изучением. Масса аппарата достигала почти 3 тонн - проект назвали “самой масштабной лунной программой после Аполлона”.



На борту были установлены два инфракрасных, рентгеновский и гамма-спектрометр для изучения геологии. Заглянуть глубже в недра должен был прибор Lunar Radar Sounder.



Kaguya сопровождалась двумя малыми спутниками-ретрансляторами Okina и Ouna, каждый массой по 53 кг. Благодаря ним удалось исследовать неоднородности гравитационного поля на обратной стороне - составить более подробную карту масконов. Kaguya сначала летала на высоте 100 км, потом снизилась до 50 км, наснимала шикарные кадры лунных пейзажей, и прекрасный закат Земли, но увидеть Apollo или Луноходы не смогла - разрешения камеры не хватило.



За два года работы Kaguya аппарат смог получить богатый набор данных со своих приборов, желающие могут посмотреть фоточки и видео с лунной орбиты. Открыт для всех и архив научной информации - бери не хочу.

Вслед за Kaguya к Луне отправились новички: индийцы и китайцы. У них сейчас разворачивается целая лунная гонка, в беспилотном режиме.

В 2008 году к Луне стартовала первая в дальнем космосе автоматическая миссия Индии - Chandrayaan-1.



Аппарат нес несколько индийских и несколько иностранных приборов, среди которых были инфракрасные и рентгеновские спектрометры. На борту была установлена стереокамера, которая снимала поверхность с детализацией до 5 метров.



Интересное исследование было проведено американским прибором - небольшим радаром с синтезированной апертурной решеткой. Ученые хотели выяснить запасы льда на лунных полюсах. После нескольких месяцев работы, полюса были как следует осмотрены и первые отчеты были весьма оптимистичны.

Радар определял рассеяние радиоволн на различных элементах рельефа. Повышенный коэффициент рассеяния мог возникать на раздробленных элементах породы, как писалось в отчетах “roughness” - шероховатостях. Похожий эффект могли вызывать и залежи льда. Анализ приполярных областей показал два типа кратеров, которые демонстрировали высокую степень рассеяния. Первый тип - молодые кратеры, они рассеивали радиолуч не только на дне, но и вокруг себя, т.е. на породе, которая была выброшена при падении астероида. Другой тип кратера - “аномальный”, рассеивали сигналы только на дне. Причем отмечалось, что большинство таких аномальных кратеров находится в глубокой тени, куда никогда не попадают лучи солнца. На дне одного из таких кратеров зарегистрировали температуру, вероятно самую низкую на Луне, 25 Кельвинов. Ученые NASA пришли к выводу, что радар видит на склонах “аномальных кратеров” отложения льда.



Оценки ледяных залежей по данным радара Chandrayaan-1 примерно подтверждали оценки нейтронного детектора Lunar Prospector - 600 млн тонн.

Позже китайские ученые провели свое независимое исследование на основе данных Chandrayaan-1 и LRO и пришли к выводу, что “нормальные” и “аномальные” кратеры на Луне ничем не отличаются по коэффициенту рассеяния ни у полюсов, ни у экватора, где льда не ожидается. Они же напомнили, что исследование с Земли при помощи радиотелескопа Аресибо не обнаружило никаких залежей льда. Так, что лунные запасы воды по-прежнему хранят тайну и еще ждут своего первооткрывателя.

Chandrayaan-1 нес еще один интересный прибор - Moon Mineralogy Mapper - инфракрасный гиперспектрометр для геологического картографирования Луны в высоком разрешении. Он тоже дал противоречивые результаты. Во-первых, в очередной раз подтвердил повышенное содержание воды или водородсодержащих минералов в приполярных регионах. Во-вторых, нашел признаки воды и гидроксила в тех местах, где Lunar Prospector не показывал никаких признаков повышенного содержания водорода.



Проблема с Moon Mineralogy Mapper в том, что он анализировал буквально верхние миллиметры грунта, и та вода, которую он нашел, может быть результатом воздействия солнечного ветра на лунный реголит, а не указывать на богатые залежи в недрах.



К сожалению миссия Chandrayaan-1 прекратилась раньше запланированного из-за технической неисправности на аппарате - он не проработал и года. Сейчас Индия готовится осуществить посадочную миссию и высадить мини-луноход.

Дальше всех из “новичков” в изучении Луны продвинулся Китай. На его счету два спутника, один луноход и один технологический облет Луны с возвращением капсулы - так они готовятся к доставке лунного грунта, а в перспективе и к пилотируемому полету. Об их достижениях и планах, а также об американской лунной программе XXI века мы поговорим отдельно.

Подпишитесь, чтобы не пропустить в ЖЖ, Twitter или Fb.
zelenyikot

promo zelenyikot december 8, 07:51 25
Buy for 800 tokens
Я не только пишу о космосе, но могу и рассказать о любимых темах для широкой или узкой аудитории. За последние два года я уже провел несколько десятков лекций во многих городах России. Часто приглашают на фестивали науки, профориентационные мероприятия для студентов, на конференции и выставки.…

> Это даже стало причиной появления мифа будто кто-то или что-то запретило людям изучать Луну.

Видимо, это мифическое кто-то/что-то (как и я, впрочем) пытается заставить так называемую "науку" напрячь мозг и пересмотреть ошибочную теорию А.Вегенера. Чтобы изучить/понять Луну надо не лететь на нее, а посмотреть на тектоническую карту Земли не трогаясь с места. Дешево и сердито, как говорится..

Луна была там, где сейчас взметнулись Гималаи. Шрам от Луны - это Восточно-Индийский океанический хребет. Отделилась она от Земли всего 35 миллионов лет назад.. , Карл!
Ктоточтото негодует на человеческую тупость

Тупость - это выбрать какую-нибудь устаревшую гипотезу и держаться за нее чтобы быть не как все, несмотря на изобилие опровергающих фактов.

(Deleted comment)
Самый интересный результат после Аполоннов это пожалуй составление новых карт поверхности Луны. Они позволили обнаружить пещеры, свежие кратеры и много другое.

Вода все же важнее, хоть пока и не ясно сколько ее там.

Интересный обзор, спасибо!
Всё-таки даже Луна человечеству пока ещё не по зубам. Поэтому я скептически отношусь у идее лететь на Марс до постройки пробной базы на Луне. С другой стороны, Марс куда интереснее, но очень уж далеко.

Вангую: сейчас набегут альтернативно одарённые личности с кармическими источниками информации и раскроют нам ИСТИНУ!!!11 о происхождении Луны, не-полётах американцев и инопланетных базах.

ЗЫ: Отличный у вас сайт! Давно сделали? Я и не знал о нём.

Edited at 2015-08-17 05:13 am (UTC)

Вначале лета запустил. Для тех, у кого соцсети и ЖЖ блокируют.

Заселяться уж пора, а они всё рассматривают!

А российские проекты есть?

Реализованных нет. Только в обещаниях и постоянно откладываемых планах. Есть только один российский прибор LEND на американском LRO, но об этом позже будет материал.

Воду на Луне нашел еще советский луноход "Луна-24", результаты публиковались в журнале Геохимия от 78-го года.

Луна-24 - это не луноход. Ее данные позволили подтвердить сам факт нахождения воды на Луне. Распределение по поверхности и концентрация в грунте стала изучаться только с 90-х.

у мя в детстве одной из самых любимых игрушек был луноход...такой на батарейках. сам ездил

Да, про него как-то на хабре писали: http://geektimes.ru/post/208450/

а как зонды двигаются вокруг луны? и как управляются? 50 метров в сложном рельефе даже для земных БПЛА чреваты, что на реактивной тяге двигателя? ведь 100-50 метров это явно не орбиталь?

Эм... вы кажется метры с километрами перепутали.

Спасибо за ваши статьи. Очень интересно.

И чё? Опять никто сфотать Апполоны не смог?

"Kaguya сначала летала на высоте 100 км, потом снизилась до 50 км, наснимала шикарные кадры лунных пейзажей, и прекрасный закат Земли, но увидеть Apollo или Луноходы не смогла - разрешения камеры не хватило." - Это как ? Я вот запросто машину около своего гаража вижу по гуглу- видимо спутники гугла летают чуть выше самолетов.

".... На борту была установлена стереокамера, которая снимала поверхность с детализацией до 5 метров." - а где фотки-то посмотреть? Хотя толку никакого - если 5 метров - это один пиксель.


Edited at 2015-08-17 06:55 am (UTC)

Re: И чё? Опять никто сфотать Апполоны не смог?

Все ссылки я указал в тексте, смотрите внимательнее.

Аполлон - целая темища.

Всё же Луна - первая, на чём можно обкатывать Марсианские экспедиции.

Вообще-то в мире всё старается сохранять энергию только для жизни, продолжения рода. И только люди её тратят "впустую" запросто. А ведь так же и мир окружающий - зачем это всё впустую светит звёздами? Зачем горит солнце во все стороны и т.д. Т.е. имеющий мышление медведя не мог создать мир. А такое же, как человек.
Кроме того, люди любознательны и нет границ их знанию и глупости. Так же безгранична и вселенная. В ней есть много глупостей, непонятных нам. Всякие ч. дыры, кометы, бесполезные и т.д. Т.е. создавший знал, что люди залезут не только на Луну или Марс. Но и за пределы солнеч. сист. И дальше ещё. И потому надо делать побольше эту систему. Пущай ищут, осваивают.
Мы оставляем "здесь был Петя!" надписи. Или пирамиды. Горы в разы выше и больше пирамид. И никто не удивляется им так, как пимамидками. Пирамиды сделаны из имеющихся материалов. А горы - "из ничего". А вот надпись "Это сделал ... " - это вся вселенная. И ни одна пирамида не простоит даже тысячную часть возраста Вселенной.
И в нас есть Х хромосомы. И есть кресты какие-то, которые держат всю ДНК, не давая ей развалиться. Как будто это подпись христианская в нашем геноме. Как меты бога?

Все верно, а Y-хромосома символизирует материнское лоно Богини-матери Макоши.

Clementine -- экспериментальный аппарат Минобороны США, а не NASA, уникальный в своем роде.

Он вроде совместный.

Каждый раз читаю о пролетах межпланетных станций над Луной и каждый раз что-то мешает увидеть "Аполлоны". Все-таки американцы деградировали сильно. В 70-ые у них корабли вообще были с клоакин технолоджи получается. Сейчас они такого не умеют.

Размер мешает. Вы, видимо, плохо представляете себе масштабы Луны и возможности оптики. Ну и потом, они уже увидели Аполлоны и отфоткали их по десятку раз. Я до этого просто не дошел в сегодняшнем обзоре. Про это будет отдельно.

?

Log in

No account? Create an account