Луна – единственный (естественный) спутник Земли?

Краткие сведения:
Радиус: 1 738 км
Большая полуось орбиты: 384 400 км
Орбитальный период: 27,321661 суток
Эксцентриситет орбиты: 0,0549
Наклон орбиты к экватору: 5,16
Температура поверхности: от - 160° до +120° С
Сутки: 708 часов
Среднее расстояние до Земли: 384400 км


Луна — это, пожалуй, единственное небесное тело, в отношении которого с древнейших времён ни у кого не было сомнений, что оно движется вокруг Земли. Даже невооружённым глазом на диске Луны видны тёмные пятна различной формы, напоминающие кому лицо, кому двух людей, а кому зайца. Эти пятна ещё в XVII веке стали именовать морями. В те времена полагали, что на Луне есть вода, а значит, должны быть моря и океаны, как на Земле. Итальянский астроном Джованни Риччоли присвоил им названия, употребляемые и по сей день: Океан Бурь, Море Дождей, Море Холода, Море Ясности, Море Спокойствия, Море Изобилия, Море Кризисов, Залив Зноя, Море Облаков и др. Более светлые области лунной поверхности считались сушей.

Уже в 1753 г. хорватский астроном Руджер Бошкович доказал, что Луна не имеет атмосферы. При покрытии ею звезды та исчезает мгновенно, а если бы у Луны была атмосфера, звезда меркла бы постепенно. Из этого следовало, что на поверхности Луны не может быть жидкой воды, так как при отсутствии атмосферного давления она бы немедленно испарилась.

Ещё Галилей открыл на Луне горы. Среди них были и настоящие горные хребты, которым стали давать названия земных гор: Альпы, Апеннины, Пиренеи, Карпаты, Кавказ. Но встречались на Луне и особенные горы — кольцевые, их именовали кратерами или цирками. Греческое слово «кратер» означает «чаша». Постепенно название «цирк» сошло со сцены, а термин «кратер» остался.

Риччоли предложил давать кратерам имена великих учёных древности и Нового времени. Так появились на Луне кратеры Платон, Аристотель, Архимед, Аристарх, Эратосфен, Гиппарх, Птолемей, а также Коперник, Кеплер, Тихо (Браге), Галилей. Не за-был Риччоли и самого себя. Наряду с этими известнейшими именами есть и такие, которых сегодня не найти ни в одной книге по астрономии, например Автолик, Лангрен, Теофил. Но тогда, в XVII в., этих учёных знали и помнили.




При дальнейшем изучении Луны к названиям, данным Риччоли, добавились новые. На более поздних картах видимой стороны Луны увековечены такие имена, как Флемстид, Деландр, Пиацци, Лагранж, Дарвин (имеется в виду Джордж Дарвин, создавший первую теорию происхождения Луны), Струве, Делиль.

После того как советские автоматические межпланетные станции серии «Луна» сфотографировали обратную сторону Луны, на её карты были нанесены кратеры с именами русских учёных и покорителей космоса: Ломоносов, Циолковский, Гагарин, Королёв, Менделеев, Курчатов, Вернадский, Ковалевская, Лебедев, Чебышев, Павлов, а из астрономов — Блажко, Бредихин, Белопольский, Глазенап, Нумеров, Паренаго, Фесенков, Цераский, Штернберг.

Вращение Луны. Время оборота Луны вокруг своей оси в точности соответствует сидерическому месяцу, по этой причине Луна всегда обращена одной и той же стороной к поверхности Земли. Такое положение установилось за миллиарды лет эволюции системы Земля — Луна под действием приливов в лунной коре, вызываемых Землёй. Поскольку Земля в 81 раз массивнее Луны, её приливы примерно в 20 раз сильнее тех, которые Луна вызывает на нашей планете. Правда, на Луне нет океанов, но её кора подвержена приливному воздействию со стороны Земли, так же, как земная кора испытывает приливы от Луны и Солнца. Поэтому если в далёком прошлом Луна вращалась быстрее, то за миллиарды лет её вращение затормозилось.


Между вращением Луны вокруг оси и её обращением вокруг Земли есть существенное различие. Вокруг Земли Луна обращается по законам Кеплера, т. е. неравномерно: близ перигея быстрее, близ апогея медленнее. Вокруг оси же она вращается равномерно. Благодаря этому иногда можно немного «заглянуть» на обратную сторону Луны с востока, а иногда — с запада. Такое явление называется оптической либрацией (от лат. libratio — «качание», «колебание») по долготе. А небольшой наклон лунной орбиты к эклиптике даёт возможность временами «заглядывать» на обратную сторону Луны то с севера, то с юга. Это оптическая либрация по широте. Обе либрации, вместе взятые, позволяют наблюдать с Земли 59% лунной поверхности. Оптическую либрацию Луны открыл Галилео Галилей в 1635 г., уже после осуждения католической инквизицией.

Лунные затмения. Луна в период полного лунного затмения имеет красноватый цвет. Древние обитатели Южной Америки инки думали, что Луна покраснела от болезни и если она умрёт, то, пожалуй, сорвётся с неба и упадёт.

Норманнам же представлялось, что красный волк Мангарм опять осмелел и напал на Луну. Отважные воины, конечно, понимали, что не могут причинить вреда небесному хищнику, но, зная, что волки не выносят шума, кричали, свистели, били в барабаны. Шумовая атака продолжалась иной раз два, а то и три часа без перерыва.


А в Центральной Азии затмение проходило в полной тишине. Люди безучастно глядели, как злой дух Раху проглатывает Луну. Никто не шумел и не махал руками. Ведь всякому известно, что добрый дух Очирвани когда-то отсёк демону полтуловища и Луна, пройдя сквозь Раху, как через рукав, засветит вновь. На Руси всегда считалось, что затмение предвещает беду.

Затмения Луны происходят всегда в полнолуние, когда Земля находиться между Луной и Солнцем и все они выстраиваются в один ряд. Освещённая Солнцем Земля отбрасывает в пространство тень. В длину тень имеет вид конуса, вытянутого на миллион километров; поперёк она круглая, а на расстоянии 360 тыс. километров от Земли ее диаметр в 2,5 раза больше лунного. Благодаря этому продолжительность полной фазы иногда достигает полутора часов. Но в момент лунного затмения Луна не полностью темная, а красноватая. Покраснения Луны происходит по причине рассеяния солнечного света в земной атмосфере.


Если бы плоскость орбиты Луны совпадала с плоскостью земной орбиты (плоскостью эклиптики), то затмения Луны повторялись бы каждое полнолуние, т. е. регулярно через 29,5 суток. Но месячный путь Луны наклонён к плоскости эклиптики на 5°, и Луна дважды в месяц лишь пересекает «круг затмений» в двух «рискованных» точках. Эти точки называются узлами лунной орбиты. Следовательно, для того чтобы произошло лунное затмение, необходимо совпадение двух независимых условий: должно быть полнолуние и Луна в это время должна пребывать в узле своей орбиты или где-то рядом.

В зависимости от того, насколько близко Луна окажется к узлу орбиты в час затмения, она может пройти через середину конуса тени, и затмение будет максимально продолжительным, а может пройти краем тени, и тогда мы увидим частное лунное затмение. Конус земной тени окружён полутенью. В эту область пространства попадает лишь часть солнечных лучей, не заслонённая Землёй. Поэтому бывают полутеневые затмения. О них тоже сообщается в астрономических календарях, но эти затмения неразличимы для глаза, только фотоаппарат и фотометр способны отметить помрачение Луны во время полутеневой фазы или полутеневого затмения.


Восточные жрецы, ещё не очень чётко всё это понимая, веками вели упорный счёт полным и частным затмениям. На первый взгляд в расписании затмений не обнаруживается никакого порядка. Бывают годы, когда случается три лунных затмения, а бывает, что и ни одного. К тому же лунное затмение видно только с той половины земного шара, где Луна в этот час находится над горизонтом, так что с любого места на Земле, например из Египта, можно наблюдать только чуть больше половины всех лунных затмений.

Но упорным наблюдателям небо открыло наконец великую тайну: за 6585,3 суток по всей Земле всегда происходит 28 лунных затмений. В следующие 18 лет 11 дней и 8 часов (а это и составляет названное число суток) все затмения будут повторяться по тому же расписанию. Остаётся только ко дню каждого затмения прибавить 6585,3 суток. Так вавилонские и египетские астрономы научились предсказывать затмения через «повторение». По-гречески это сарос. Сарос позволяет рассчитывать затмения на 300 лет вперед. Когда движение Луны по орбите было хорошо изучено, астрономы научились вычислять не только день затмения, как это делалось по саросу, но и точное время его начала.


Христофор Колумб был первым из мореплавателей, кто, отправляясь в плавание, брал с собой астрономический календарь для определения долготы открытых земель по времени лунного затмения. Во время четвёртого плавания через Атлантику, в 1504 г., лунное затмение застало Колумба на острове Ямайка. Таблицы указывали начало затмения 29 февраля в 1 ч З6 мин по нюрнбергскому времени. Лунное затмение всюду на Земле начинается одновременно. Однако местное время на Ямайке отстает на много часов от времени германского города, потому что Солнце здесь восходит гораздо позже, чем в Европе. Разность в показаниях часов на Ямайке и в Нюрнберге как раз и равна разности долгот этих двух мест, выра-женной в часовой мере. Другого способа более или менее точно определить долготу вест-индийских городов тогда не было.

Колумб стал готовиться к астрономическим наблюдениям на берегу, но туземцы, встретившие мореплавателей с опаской, мешали предварительным наблюдениям Солнца и наотрез отказались снабдить чужестранцев съестными припасами. Тогда Колумб выждав пару дней, объявил, что этим же вечером лишит островитян лунного света, если они... Конечно, когда затмение началось, испуганные караибы готовы были отдать белому человеку всё, лишь бы тот оставил Луну.

Теория образования лунных кратеров. Как образовались лунные кратеры? Этот вопрос стал причиной длительной дискуссии. Речь идёт о борьбе между сторонниками двух гипотез происхождения лунных кратеров: вулканической и метеоритной.

Согласно вулканической гипотезе, которую выдвинул в 80-х гг. XVIII в. немецкий астроном Иоганн Шретер, кратеры возникли в результате грандиозных извержений на поверхности Луны. В 1824 г. его соотечественник Франц фон Груйтуйзен предложил метеоритную теорию, объяснявшую образование кратеров падением метеоритов. По его мнению, при таких ударах происходит продавливание лунной поверхности.

Лишь через 113 лет, в 1937 г., российский студент Кирилл Петрович Станюкович (будущий доктор наук и профессор) доказал, что при ударах метеоритов с космическими скоростями происходит взрыв, в результате которого испаряется не только метеорит, но и часть пород в месте удара.


В 1959 г. российская исследовательница Надежда Николаевна Сытинская предложила метеорно-шлаковую теорию формирования лунного грунта. Согласно этой теории, тепло, передаваемое при ударе метеорита наружному покрову (реголиту) Луны, расходуется не только на его расплавление и испарение, но и на образование шлаков, которые проявляют себя в цветовых особенностях поверхности Луны. В справедливости метеорно-шлаковой теории смогли убедиться американские астронавты Нил Армстронг и Эдвин Олдрин, впервые ступившие на лунную поверхность 21 июля 1969 г. Теперь метеорно-шлаковая теория является общепринятой.

Фазы Луны. Известно, что луна меняет свой вид. Сама она не излучает света, поэтому на небе видна только освещённая Солнцем ее поверхность — дневная сторона, альбедо которой равно 0.073, то есть она отражает в среднем лишь 7.3% световых лучей Солнца. Луна посылает на Землю в 465000 раз меньше света, чем Солнце. Ее звездная величина в полнолунии -12,5. Перемещаясь по небу с запада на восток, Луна меняет свой вид – фазу, за счет изменения положения относительно Солнца и Земли. Выделяют четыре фазы Луны: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть. В зависимости от фаз, количество света, отражаемого Луной, уменьшается гораздо быстрее, чем площадь освещенной части Луны, так что когда Луна находится в четверти, и мы видим половину ее диска светлой, она посылает нам не 50 %, а лишь 8 % света от полной Луны.

В новолуние Луну не разглядеть даже в телескоп. Она располагается в том же направлении, что и Солнце (только выше или ниже его), и повернута к Земле неосвещённым полушарием. Через один-два дня, когда Луна удалится от Солнца, узкий серп можно будет наблюдать за несколько минут до её захода в западной стороне неба на фоне вечерней зари. Первое появление лунного серпа после новолуния греки называли «неомения» («новая Луна»). Этот момент у древних народов считался началом лунного месяца.


Иногда в течение нескольких дней до и после новолуния удаётся заметить пепельный свет Луны. Это слабое свечение ночной части лунного диска не что иное, как солнечный свет, отражённый Землёй на Луну. Когда лунный серп увеличивается, пепель-ный свет бледнеет и становится незаметным.

Всё дальше и дальше влево от Солнца уходит Луна. Серп её с каждым днём растёт, оставаясь выпуклым вправо, к Солнцу. Через 7 суток и 10 часов после новолуния наступает фаза, именуемая первой четвертью. За это время Луна удалилась от Солнца на 90°. Теперь солнечные лучи освещают только правую половину лунного диска. После захода Солнца Луна находится в южной стороне неба и заходит около полуночи. Продол-жая перемещаться от Солнца всё дальше к востоку, Луна с вечера появляется на восточной стороне неба. Заходит она уже после полуночи, причём каждые сутки всё позднее и позднее.

Когда наш спутник оказывается в стороне, противоположной Солнцу (на угловом расстоянии 180° от него), наступает полнолуние. Полная Луна светит всю ночь. Она восходит с вечера и заходит под утро. Спустя 14 суток и 18 часов с момента новолуния Луна начинает приближаться к Солнцу справа. Освещённая доля лунного диска уменьшается. Всё позднее восходит Луна над горизонтом и к утру уже не заходит. Расстояние между Луной и Солнцем уменьшается со 180° до 90°. Опять становится видна только половина лунного диска, но это уже левая его часть. Наступает последняя четверть. А через 22 дня и 3 часа после новолуния Луна в последней четверти восходит около полуночи и светит в течение всей второй половины ночи. К восходу Солнца она оказывается в южной стороне неба.

Ширина лунного серпа продолжает уменьшаться, а сама Луна постепенно приближается к Солнцу с правой (западной) стороны. Бледный серп появляется на восточном небосклоне под утро, с каждыми сутками всё позднее. Опять виден пепельный свет ночной Луны. Угловое расстояние между Луной и Солнцем уменьшается от 90° до 0°. Наконец Луна догоняет Солнце и снова становится невидимой. Начинается следующее новолуние. Лунный месяц закончился. Прошло 29 дней 12 часов 44 минуты 2,8 секунды, или почти 29,6 суток.


Промежуток времени между последовательными одноимёнными фазами Луны называется синодическим месяцем (от греч. «синодос» — «соединение»). Таким образом, синодический период связан с видимым на небе расположением небесного тела (в данном случае Луны) относительно Солнца. Свой путь вокруг Земли относительно звёзд Луна совершает за 27 суток 7 ч 43 мин 11,5 с. Этот период называется сидерическим (от лат. sideris — «звезда»), или звёздным месяцем. Таким образом, сидерический месяц немного короче синодического. Почему? Рассмотрим движение Луны от новолуния до новолуния. Луна, совершив оборот вокруг Земли за 27,3 суток, возвращается на своё место среди звёзд. Но Солнце за это время уже переместилось по эклиптике к востоку, и только когда Луна догонит его, наступит следующее новолуние. А для этого ей потребуется ещё примерно 2,2 суток.

Путь Луны по небу проходит недалеко от эклиптики, поэтому полная Луна поднимается из-за горизонта при заходе Солнца и приближённо повторяет путь, пройденный им за полгода до этого. Летом Солнце поднимается на небе высоко, полная же Луна не удаляется далеко от горизонта. Зимой Солнце стоит низко, а Луна, напротив, поднимается высоко и долго освещает зимние пейзажи, придавая снегу синий оттенок.

Внутреннее строение Луны. Плотность Луны равна 3340 кг/м3 — как у земной мантии. Это значит, что наш спутник или не имеет плотного железного ядра, или оно очень маленькое.
Более детальные сведения о внутреннем строении Луны получены в результате сейсмических экспериментов. Они начали проводиться с 1969 г., после посадки на Луну американского космического аппарата «Аполлон-11». Приборы последующих четырёх экспедиций «Аполлон-12, -14, -15 и -16» образовали сейсмическую сеть из четырёх стан-ций, которая работала до 1 октября 1977 г. Ею были зарегистрированы сейсмические толчки трёх типов: тепловые (растрескивание наружной кромки Луны из-за резких перепадов температуры при смене дня и ночи); лунотрясения в литосфере с очагом на глубине не более 100 км; глубокофокусные лунотрясения, очаги которых расположены на глубинах от 700 до 1100 км (источником энергии для них служат лунные приливы).

Полные выделения сейсмической энергии на Луне за год примерно в миллиард раз меньше, чем на Земле. Это не удивительно, так как тектоническая активность на Луне закончилась несколько миллиардов лет назад, а на нашей планете продолжается и по сей день.


Для выявления структуры подповерхностных слоев Луны были проведены активные сейсмические эксперименты: сейсмические волны возбуждались падением отработанных частей космических аппаратов «Аполлон» или искусственными взрывами на поверхности Луны. Как выяснилось, толщина реголитового покрова колеблется в пределах 9 — 12м. Под ним располагается слой толщиной от нескольких десятков до сотен метров, вещество которого состоит из выбросов, возникших при образовании больших кратеров. Далее до глубины 1 км идут слои из базальтового материала.

По сейсмическим данным мантию Луны можно разделить на три составляющие: верхнюю, среднюю и нижнюю. Толщина верхней мантии — около 400 км. В ней сейсмические скорости слабо убывают с глубиной. На глубинах примерно 500—1000 км сейсмические скорости в основном остаются постоянными. Нижняя мантия расположена глубже 1100 км, где скорости сейсмических волн растут.

Одной из сенсаций лунных исследований стало открытие мощной коры толщиной 60—100 км. Это указывает на существование в прошлом на Луне так называемого океана магмы, в недрах которого происходило выплавление и образование коры в течение первых 100 млн лет её эволюции. Можно сделать вывод, что Луна и Земля имели сходное происхождение. Однако тектонический режим Луны отличается от режима тектоники плит, характерного для Земли. Выплавляющаяся базальтовая магма идёт на наращивание лунной коры. Именно поэтому она такая толстая.

Гипотезы происхождения Луны. Первую гипотезу о происхождении нашего спутника предложил в 1879 г. английский астроном и математик Джордж Дарвин, сын известного естествоиспытателя Чарльза Дарвина. Согласно этой гипотезе, Луна отделилась когда-то от Земли, пребывавшей в то время в жидком состоянии. Изучение эволюции лунной орбиты действительно указывало на то, что некогда Луна была гораздо ближе к Земле, чем теперь.

Изменение взглядов на прошлое Земли и критика гипотезы Дарвина российским геофизиком Владимиром Николаевичем Лодочниковым заставили ученых начиная с 1939 г. искать другие пути образования Луны. В 1962 г. американский геофизик Гарольд Юри предположил, что Земля захватила уже готовую, сформировавшуюся Луну. Однако помимо весьма малой вероятности такого события против гипотезы Юри говорило сходство состава Луны и земной мантии.
В 60-е гг. российская исследовательница Евгения Леонидовна Рускол, развивая идеи своего учителя, академика Отто Юльевича Шмидта, построила теорию совместного образования Земли и Луны как двойной планеты из облака допланетных тел, окружавшего когда-то Солнце. Эту теорию поддержали многие западные учёные.

Существует также «ударная» теория образования Луны. Согласно этой теории Луна образовалось в результате катастрофического столкновения Земли в далеком прошлом с планетой размером с Марс.




Лучевая структура лунных кратеров. Со времени первых телескопических наблюдений Луны астрономы обратили внимание на то, что от некоторых лунных кратеров строго по радиусам расходятся светлые полосы, или лучи. Центрами светлых лучей являются кратеры Коперник, Кеплер, Аристарх. Но самую мощную систему лучей имеет кратер Тихо: некоторые из его лучей протянулись на 2000 км.

Что за светлое вещество образует лучи лунных кратеров? И откуда оно взялось? В 1960 г., когда не был ещё завершён спор о происхождении самих лунных кратеров, российские учёные Кирилл Петрович Станюкович и Виталий Александрович Бронштэн, оба горячие сторонники метеоритной гипотезы их образования, предложили следующее объяснение природы лучевых систем.


Удар крупного метеорита или небольшого астероида о поверхность Луны сопровождается взрывом: кинетическая энергия ударяющего тела мгновенно переходит в тепло. Часть энергии затрачивается на выброс лунного вещества под разными углами. Значительная часть выброшенного вещества улетает в космос, преодолевая силу притяжения Луны. Но вещество, выброшенное под небольшими углами к поверхности и с не очень большими скоростями, падает обратно на Луну. Эксперименты с земными взрывами показывают, что выбросы вещества происходят струями. А поскольку таких струй должно быть несколько, получается система лучей.

Но почему они светлые? Дело в том, что лучи состоят из мелко раздробленного вещества, которое всегда светлее, чем плотное вещество того же состава. Это установили опыты профессора Всеволода Васильевича Шаронова и его сотрудников. И когда первые астронавты ступили на поверхность Луны и взяли вещество лунных лучей для исследования, эта гипотеза подтвердилась.

Исследование Луны космическими апаратами. До полетов космических апаратов о обратной стороне Луны и о составе ее недр ничего не было известно, поэтому неудивительно, что первый полет космического аппарата выше околоземной орбиты был направлен к Луне. Эта честь принадлежит советскому космическому аппарату "Луна-l", запуск которого был осуществлен 2 января 1958 года. В соответствии с программой полета через несколько дней он прошел на расстоянии 6000 километров от поверхности Луны. Позднее в том же году, в середине сентября подобный аппарат серии "Луна" достиг поверхности естественного спутника Земли.


Еще через год, в октябре 1959 года автоматический аппарат "Луна-3", оснащенный аппаратурой для фотографирования, провел съемку обратной стороны Луны (около 70 % поверхности) и передал ее изображение на Землю. Аппарат имел систему ориентации с датчиками Солнца и Луны и реактивными двигателями, работавшими на сжатом газе, систему управления и терморегулирования. Его масса 280 килограмм. Создание "Луны-3" было техническим достижением для того времени, принесло информацию об обратной стороне Луны: обнаружены заметные различия с видимой стороной, прежде всего отсутствие протяженных лунных морей.

В феврале 1966 года аппарат "Луна-9" доставил на Луну автоматическую лунную станцию, совершившую мягкую посадку и передавшую на Землю несколько панорам близлежащей поверхности - мрачной каменистой пустыни. Система управления обеспечивала ориентацию аппарата, включение тормозной ступени по команде от радиолокатора на высоте 75 километров над поверхностью Луны и отделение станции от нее непосредственно перед падением. Амортизация обеспечивалась надувным резиновым баллоном. Масса "Луны-9" около 1800 килограмм, масса станции около 100 килограмм.

Следующим шагом в советской лунной программе были автоматические станции "Луна-16, -20, -24" , предназначенные для забора грунта с поверхности Луны и доставки его образцов на Землю. Их масса была около 1900 килограмм. Помимо тормозной двигательной установки и четырехлапого посадочного устройства, в состав станций входили грунтозаборное устройство, взлетная ракетная ступень с возвращаемым аппаратом для доставки грунта. Полеты состоялись в 1970, 1972 и 1976 годах, на Землю были доставлены небольшие количества грунта.

Еще одну задачу решали "Луна-17, -21" (1970, 1973 года). Они доставили на Луну самоходные аппараты - луноходы, управляемые с Земли по стереоскопическому телевизионному изображению поверхности. "Луноход-1" прошел путь около 10 километров за 10 месяцев, "Луноход-2" - около 37 километров за 5 мес. Кроме панорамных камер на луноходах были установлены: грунтозаборное устройство, спектрометр для анализа химического состава грунта, измеритель пути. Массы луноходов 756 и 840 кг.


Космические аппараты "Рейнджер" разрабатывались для получения снимков во время падения, начиная с высоты около 1600 километров до нескольких сот метров над поверхностью Луны. Они были оснащены шестью телевизионными камерами. Аппараты при посадке разбивались, поэтому получаемые изображения передавались сразу же, без записи. Во время трех удачных полетов были получены обширные материалы для изучения морфологии лунной поверхности. Съемки "Рейнджеров" положили начало американской программе фотографирования планет.

Конструкция аппаратов "Рейнджер" сходна с конструкцией первых аппаратов "Маринер", которые были запущены к Венере в 1962 году. Однако дальнейшее конструирование лунных космических аппаратов не пошло по этому пути. Для получения подробной информации о лунной поверхности использовались другие космические аппараты - "Лунар Орбитер". Эти аппараты с орбит искусственных спутников Луны фотографировали поверхность с высоким разрешением.


Одна из целей полетов состояла в получении высококачественных снимков с двумя разрешениями, высоким и низким, с целью выбора возможных мест посадки аппаратов "Сервейор" и "Аполлон" с помощью специальной системы фотокамер. Снимки проявлялись на борту, сканировались фотоэлектрическим способом и передавались на Землю. Число снимков ограничивалось запасом пленки (на 210 кадров). В 1966-1967 годах было осуществлено пять запусков "Лунар орбитер" (все успешные). Первые три "Орбитера" были выведены на круговые орбиты с небольшим наклонением и малой высотой; на каждом из них проводилась стереосъемка избранных участков на видимой стороне Луны с очень высоким разрешением и съемка больших участков обратной стороны с низким разрешением. Четвертый спутник работал на гораздо более высокой полярной орбите, он вел съемку всей поверхности видимой стороны, пятый, последний "Орбитер" вел наблюдения тоже с полярной орбиты, но с меньших высот. "Лунар орбитер-5" обеспечил съемку с высоким разрешением многих специальных целей на видимой стороне, большей частью на средних широтах, и съемку значительной части обратной с малым разрешением. В конечном счете съемкой со средним разрешением была покрыта почти вся поверхность Луны, одновременно шла целенаправленная съемка, что имело неоценимое значение для планирования посадок на Луну и ее фотогеологических исследований.

Дополнительно было проведено точное картирование гравитационного поля, при этом были выявлены региональные концентрации масс (что важно и с научной точки зрения, и для целей планирования посадок) и установлено значительное смещение центра масс Луны от центра ее фигуры. Измерялись также потоки радиации и микрометеоритов.

Аппараты "Лунар орбитер" имели систему трехосной ориентации, их масса составляла около 390 килограммов. После завершения картографирования эти аппараты разбивались о лунную поверхность, чтобы прекратить работу их радиопередатчиков.

Полеты космических аппаратов "Сервейор", предназначавшихся для получения научных данных и инженерной информации (такие механические свойства, как, напри-мер, несущая способность лунного грунта), внесли большой вклад в понимание природы Луны, в подготовку посадок аппаратов "Аполлон".

Автоматические посадки с использованием последовательности команд, управляемых радаром с замкнутым контуром, были большим техническим достижением того времени. "Сервейоры" запускались с помощью ракет "Атлас-Центавр" (криогенные верхние ступени "Атлас" были другим техническим успехом того времени) и выводились на перелетные орбиты к Луне. Посадочные маневры начинались за 30 - 40 минут до посадки, главный тормозной двигатель включался радаром на расстоянии около 100 километров до точки посадки. Конечный этап (скорость снижения около 5 м/с) проводился после окончания работы главного двигателя и сброса его на высоте 7500 метров. Масса "Сервейора" при запуске составляла около 1 тонны и при посадке - 285 килограмм. Главный тормозной двигатель представлял собой твердотопливную ракету массой около 4 тонн. Космический аппарат имел трехосную систему ориентации.


Прекрасный инструментарий включал две камеры для панорамного обзора местности, небольшой ковш для рытья траншеи в грунте и (в последних трех аппаратах) альфа-анализатор для измерения обратного рассеяния альфа - частиц с целью определения элементного состава грунта под посадочным аппаратом. Ретроспективно результаты химического эксперимента многое прояснили в природе поверхности Луны и ее истории. Пять из семи запусков "Сервейоров" были успешными, все опустились в экваториальной зоне, кроме последнего, который сел в районе выбросов кратера Тихо на 41° ю.ш.

Пилотируемые космические аппараты "Аполлон" были следующими в американской программе исследований Луны. В феврале 1966 года “Аполлон” был испытан в беспилотном варианте. Однако то, что произошло 27 января 1967 года, помешало успешному проведению программы. В этот день астронавты Э. Уайт, Р. Гаффи, В. Гриссом погибли при вспышке пламени во время тренировке на Земле. После расследования причин испытания возобновились и усложнились. В декабре 1968 года “Аполлон - 8 (еще без лунной кабины) был выведен на селеноцентрическую орбиту с последующим возвращением в атмосферу Земли со второй космической скоростью. Это был пилотируемый полет вокруг Луны. Снимки помогли уточнить место будущей посадки на Луну людей. 16 июля “Аполлон - 11” стартовал к Луне и 19 июля вышел на лунную орбиту. 21 июля 1969 на Луне впервые высадились люди - американские астронавты Н. Армстронг и Э. Олдрин, доставленные туда космическим кораблем "Аполлон-11. Космонавты доставили на Землю несколько сотен килограммов образцов и провели на Луне ряд исследований: измерения теплового потока, магнитного поля, уровня радиации, интенсивности и состава солнечного ветра. Оказалось, что тепловой поток из недр Луне примерно втрое меньше, чем из недр Земли. В породах Луны обнаружена остаточная намагниченность, что указывает на существование у Луны в прошлом магнитного поля. Это было выдающиеся достижение в истории освоение космического пространства - впервые человек достиг поверхности другого небесного тела и пробыл на нем более двух часов. Вслед за полетом корабля “Аполлон - 11” к Луне на протяжении 3.5 - х лет было направлено шесть экспедиций (“Аполлон - 12” - “Аполлон - 17”), пять из которых прошли вполне успешно. На корабле “Аполлон - 13” из - за аварии на борту пришлось изменить программу полета, и вместо посадки на Луну был сделан ее облет и возвращение на Землю. Всего на Луне побывало 12 астронавтов, некоторые пробыли на Луне несколько суток, в том числе до 22 часов вне кабины, проехали на самоходном аппарате несколько десятков километров. Ими был выполнен довольно большой объем научных исследований, собрано свыше 380 килограммов образцов лунного грунта, изучением которых занимались лаборатории США и других стран. Работы над программой полетов на Луну велись и в СССР, но в силу нескольких причин не были доведены до конца.


После "Аполлона" пилотированные полеты на Луну не проводились. Ученым пришлось довольствоваться продолжением обработки данных от автоматических и пилотируемых полетов в 1960 - е и 1970 - е годы. Некоторые из них предвидели эксплуатацию лунных ресурсов в будущем и направили свои усилия на разработку процессов, которые смогли бы превратить лунный грунт в материалы, пригодные для строительства, для производства энергии и для ракетных двигателей. При планировании возвращения к исследованиям Луны без сомнения найдут применение как автоматические, так и пилотируемые космические аппараты.

В 90-х годах к Луне были отправлены две небольших автоматических миссии. В течение 71 дня в 1994 году на орбите Луны находилась миссия Клементин, тестируя сенсоры для космической системы противоракетной обороны и проводя картографирование контуров и цвета Луны. В ходе миссии на южном полюсе был открыт ударный котлован Айткен - дыра в Луне поперечником 2,6 тыс. км и глубиной около 13 км. Удар был настолько сильным, что, по-видимому, прорыл всю кору до самой мантии. Цветовые данные, полученные Клементин, совместно с информацией об образцах, полученных миссиями Аполлон, позволяют создать карту регионального состава - первую точную "каменную карту" Луны. Наконец, Клементин дала нам тонкий намёк на то, что сплошные тёмные области возле южного полюса Луны могут содержать водяной лёд, принесённый на протяжении миллионов лет ударами комет.

Вскоре после Клементин аппарат Лунар Проспектор производил картографирование поверхности Луны с орбиты в течение своей миссии в 1998-1999 годах. Эти данные совместно с полученными в ходе миссии Клементин дали учёным глобальные композиционные карты, показывающие сложное строение коры Луны. Также Лунар Проспектор впервые произвёл картографирование поверхностных магнитных полей Луны. Данные показаи, что Декарт (место посадки Аполлона-16) - одна из наиболее сильных магнитных зон Луны, что объясняет поверхностные измерения, сделанные Джоном Янгом в 1972 году. Миссия также обнаружила обширные запасы водорода на обоих полюсах, добавив оживления в спорах о природе лунного льда.

Сейчас человечество готовится к возвращению на Луну. Производятся и планируются международные миссии на лунную орбиту с целью составить общие карты непревзойдённого качества. Планируются мягкие посадки на Луну, в частности, в загадочных полярных регионах, для получения новых изображений поверхности, изучения отложений и необычной среды этих областей. В конечном итоге люди вернутся на Луну. И в этот раз целью будет не доказать, что мы можем это (как это было в случае Аполлона), а научиться использовать Луну для поддержки новых и расширяющихся космических возможностей. На Луне человечество получит навыки, необходимые для жизни и работы в других мирах. Мы используем эти знания и технологии, чтобы открыть солнечную систему для исследования человеком.


История Луны и процессы на ней интересны сами по себе, но они также тонко изменили взгляд на наше собственное прошлое. Одним из наиболее значительных открытий 80-х годов ХХ века был мощный удар, произошедший 65 миллионов лет назад на территории современной Мексики, который привёл к вымиранию динозавров, что позволило существенно развиться млекопитающим. Это открытие стало возможно благодаря опознанию и интерпретации химических и физических признаков высокоскоростного удара и появилось непосредственно из исследований ударных пород и форм рельефа, произведённых в рамках миссии Аполлон. Сегодня учёные полагают, что подобные удары вызвали много, если не преобладающее большинство глобальных вымираний в истории жизни на Земле. Луна содержит "запись" таких событий, и учёные смогут подробно их изучить при возвращении на Луну.

Отправляясь на Луну, мы сможем лучше понять "работу" Вселенной и наше собственное происхождение. Изучение Луны изменило представление о столкновении твёрдых тел. Этот процесс, считавшийся раньше редким и необычным, теперь рассматривается как фундаментальный в происхождении и эволюции планет. Возвращаясь на Луну, мы предвкушаем возможность узнать ещё больше о нашем прошлом и, что не менее важно, краем глаза заглянуть в наше будущее.

Интересные факты.

• Луна изображается на гербах и флагах таких стран: Лаос, Монголия, Палау, флаг саамов, флаг шанов (Мьянма). Луна в виде полумесяца изображена на флагах и гербах таких стран: Османская империя, Турция, Тунис, Алжир, Мавритания, Азербайджан, Узбекистан, Пакистан, Турецкая республика Северного Кипра.
  
• У мусульман раз в году рождение новой Луны знаменует начало месяца поста - Рамадана.
  
• Всем известны первые произнесенные на луне слова Нейлом Армстронгом, но никто не знает о последних, их произнес Юджин Сернан 11 декабря 1972 года: "Сегодняшний вызов Америки определил судьбу людей завтра".
  
• Диаметр Луны составляет 3476 км и почти равен ширине Австралии, а общая площадь Луны в 4 раза меньше Европы.
  
• На Луне можно подпрыгнуть в 6 раз выше, чем на Земле. Это происходит потому, что сила тяжести на Луне составляет всего 1/6 силы гравитации Земли. Однако не думайте, что вы действительно будете прыгать на Луне так высоко – ведь на вас будет тяжелый защитный скафандр.
  
• При затмении Солнца тень, отбрасываемая Луной, преодолевает до двух километров в секунду.