Вперед к Луне! Научно-популярные статьи и материалы


Карта сайта

            
Астрономия
древнейшая из наук
 Античная астрономия
 Хронология астрономии
 Современная астрономия
Основы астрономии
 Начала астрономии
 Время и небесная сфера
 Созвездия
 Движение небесных тел
 Астроприборы
 Астрофизика
 Обзоры астрооборудования
 Астрономические наблюдения

Общая астрономия
 Солнечная система
 Звезды
 Наша Галактика
 Внегалактическая астрономия
 Внеземные цивилизации
 Астрономы мира и знаменательные даты

Дополнительно
 Форумы Astrogalaxy.ru
 Астрономия для детей
 Планетарии России
 Это интересно
 Новости астрономии
 О проекте
вышка тура строительная - сайт http://www.molgao.su/vyshki-tury.html







Вперед к Луне: новый этап освоения ближайшей небесной соседки

В конце ноября 2004 г. в Северном Удайпуре (Индия) состоялась пятидневная Международная конференция по исследованию и использованию Луны. Более 200 делегатов представили на ней 16 стран! Мадхаван Наир, председатель Индийского управления по изучению космоса, сообщил научному сообществу, что в стране уже начата дискуссия о космической миссии с ручным управлением. Хотя этот вопрос еще не решался на государственном уровне, специалисты Организации по космическим исследованиям (ISRO) считают, что при соответствующем финансировании, в течение шести или семи лет они смогут послать аппарат на Луну. Вполне возможно, что реализация Индией проекта автоматического полета к Луне, названного "Чандраяан" (Лунное путешествие), осуществится в конце 2007 или начале 2008 гг. В рамках этого проекта будет изучено распределение полезных ископаемых, построены карты лунной поверхности, решен вопрос о наличии воды и гелия. Пока же проект находится в заключительной стадии разработок. Кое-кто в Индии считает, однако, что агентство пытается реализовать устаревшие идеи и технологии, поэтому его аппетиты стоит умерить. В стране немало других проблем, чтобы "пускать деньги на... Луну". Участвовать в лунной гонке намерен и Китай. На конец 2007 г. в стране запланирован запуск лунного спутника Chang-1, с помощью которого будут изучаться условия окружающей среды и толщина внешнего слоя Луны. К 2010 г. Китай намерен осуществить не менее двух полетов на Луну автоматических станций.

Научная общественность сегодня озадачена проблемой, осваивать ли Луну всем вместе или "столбить" на ее поверхности собственные колонии. Быть может, стоит приступить к организации глобального сотрудничества, чтобы уже в 2024 г. на Луне была сооружена постоянная обитаемая лунная база? На конференции в Удайпуре была подготовлена Декларация, в которой отмечается, что Луна должна использоваться на благо человечества, а также рекомендуется ряд совместных мер, в частности, создание инфраструктуры связи для навигации и лунной сети Internet. Исполнительный директор Международной рабочей группы по Луне Бернард Фоинг (ESA) отметил, что Декларация должна стать "дорожной картой для будущих исследований, от совместного научного анализа данных и до будущих полетов лунных миссий". Этот документ очертил круг вопросов, которые интересуют, в первую очередь, исследователей. Среди них — происхождение Луны, поиски на ней следов воды или льда, а также определение районов, оптимальных для строительства лунных баз. Если бы Декларацию подписали представители всех участвующих в гонке освоения Луны государств, это значительно приблизило бы время, когда человек действительно сможет постоянно жить на Луне. Договор 1979 года, призванный предотвратить превращение Луны в область международного конфликта, в свое время был ратифицирован только девятью странами — ни США, ни СССР среди них не было. А что же будет на сей раз?

Европа на пути к Луне

Нажмите на изображение для его увеличения

Европейское космическое агентство (ESA) имеет свои, не менее амбициозные, планы освоения Луны. В настоящее время ESA осуществляет проект по исследованию Луны и отработке новых технологий. Длительное путешествие к Луне SMART-1 с использованием ионных двигателей завершилось, и космический аппарат приступил к исследованиям. Он начал передавать первые научные данные, в том числе подробные снимки лунной поверхности (см. изображение слева). Главный специалист ESA Бернард Фоинг отметил, что SMART-1 обнаружил вблизи лунной поверхности следы газа аргона, который в атмосфере Земли составляет только один процент. Его открытие означает, что ученые нашли "веревочку", потянув за которую они смогут проследить процесс образования и эволюцию Луны, в частности изменение температуры на протяжении различных этапов ее жизни. Кроме того, были начаты работы по составлению глобальных карт распределения под поверхностью Луны кремния, магния, алюминия и других полезных ископаемых.



Российские планы

А что же Россия, унаследовавшая львиную долю космического потенциала Советского Союза? Она готова самым активным образом участвовать в соревновании проектов. Ведь Луна вдоль и поперек изъезжена советскими автоматическими аппаратами. Именно СССР принадлежит приоритет в исследованиях спутника Земли: первый спутник, первая фотография обратной стороны, первый атлас, первая мягкая посадка, первый луноход. В институтах РАН до сих пор изучают доставленный роботами лунный грунт. Наша "лебединая песня" на Луне прозвучала в 1976 г., когда на Землю была доставлена последняя посылка с лунной пылью. Америка пришла на Луну позже и ушла раньше. О том, что Россия может иметь базу на Луне в 2025 г., в свое время заявил на пресс-конференции в NASA Николай Моисеев, руководитель Российского космического агентства. Российский проект Luna-Globe предназначен для изучения внутренней структуры Луны, доставки образцов лунных пород на Землю и использования лунных ресурсов. Представители нескольких российских космических предприятий, некогда задействованных по советской лунной программе, выступили с заявлениями о готовности оперативно реанимировать положенные в сейфы проекты и расчехлить лунные автоматы. И каждый при этом добавлял условие: пусть только казна выделит деньги. И будто бы все можно сделать быстрее и дешевле, чем планирует Америка.

Проект NАSА Lunаr Reconnoissаnce Orbiter

А в Америке NASA занято отбором тех исследований, которые будут выполнены на лунном орбитере Reconnaissance (LRO), первом аппарате по программе Vision for Space Exploration. Запуск LRO запланирован на осень 2008 г. как часть автоматизированной исследовательской лунной программы. Вокруг Луны будет двигаться спутник, с помощью которого планируется выполнение измерений свойств участков поверхности, на которых в дальнейшем будут выбраны места посадок роботов или людей, будут выяснены потенциальные ресурсы, уточнены радиационные условия лунной среды. С помощью измерений, выполненных приборами и инструментами LRO, удастся получить окончательный ответ на вопрос, возможна ли на Луне обитаемая база или ее пока стоит исследовать с помощью роботов.

Идеи есть, были бы средства

В США воплощение в жизнь Космической программы уже началось: 12 проектов начали получать финансирование с конца октября 2004 г. Один из них осуществляется Институтом NASA по передовым концепциям (NIAC). Группа ученых из США и Канады, под руководством Роджера Ангела из Аризонского университета пытается ответить на вопрос, возможно ли создание на Луне инфракрасной обсерватории для изучения слабых объектов с использованием жидкого зеркального телескопа (LMT). Идея не нова — она восходит еще к Исааку Ньютону. Ее суть состоит в том, что вращение жидкости (в земных условиях это ртуть), находящейся в цилиндрической емкости, приводит к образованию параболической поверхности, дающей изображение идеального качества. Эксперименты на Земле показали, что создание крупных телескопов с жидкими зеркалами возможно: 6-м телескоп в Ванкувере (Канада) и 3-м — в Нью-Мексико (США) используются NASA для обнаружения "космического мусора". Работе таких инструментов мешают турбулентные движения воздуха, а попросту ветер, возникающий при вращении установки. На Луне нет атмосферы, поэтому перспективы создания крупного LMT, установленного на Луне и работающего там, огромны. В концепции для NIAC, предложенной Ангелом, предполагается создание 20-м зеркала, но участники группы считают, что возможно изготовление очень больших зеркал диаметром, например, 100 м. Если хотя бы один такой телескоп начнет работать на Луне, то астрономов наверняка ожидают любопытные сюрпризы. Зеркало диаметром 20 м обеспечило бы в 3 раза большее разрешение, чем у планируемого к запуску в 2011 г. космического телескопа Джеймса Вебба (диаметр зеркала 6 м). Если собирать излучение от небесных объектов на протяжении, например, целого года (I), то можно будет "увидеть" объекты, которые в 10С раз слабее, чем те, что доступны космическому телескопу им. Хаббла. Еще одно преимущество жидких зеркал заключается в том, что их созданш обходится значительно дешевле, шсравнению с зеркалом из, скажем, си-тала: его надо отлить, медленно охладить, отшлифовать, отполировать, покрыть отражающей пленкой, проверить точность изготовления поверхности. Для жидкого зеркала также не нужны элементы крепления, системы поддержки и гидирования. А если установить инструмент на дне кратера, куда никогда не заглядывает Солнце, то условия для проведения инфракрасных наблюдений будут почти идеальными. Телескоп для инфракрасных наблюдений должен работать в окружающей среде с низкой температурой: это одна из причин, почему инфракрасные телескопы устанавливают высоко в горах. Идеальным стал бы телескоп, температура которого была бы близка к абсолютному нулю (-273°С). Правда, здесь возникает проблема, связанная с тем, что ртуть замерзает при таких температурах, значит, надо найти нужную жидкость для вращающегося зеркала. Это могут быть этан, метан и другие углеводороды, но как покрыть их отражающей пленкой? Так что проблем у группы Ангела впереди еще предостаточно!

Главный недостаток телескопа с жидким зеркалом состоит в том, что он "смотрит"только вертикально вверх, а, как известно, "нормальный" телескоп может быть направлен в любом направлении, причем он может следовать за небесными объектами, накапливая световой поток на приемном устройстве. Но ученые и здесь нашли "изюминку": раз нельзя выполнять обзоры всего неба, надо выбрать один участок и наблюдать за ним пристально. Это означает, что если установить телескоп на одном из полюсов Луны, то можно длительное время накапливать излучение от объектов, расположенных вблизи лунного полюса мира. Точка пересечения оси вращения Луны с небесной сферой (со стороны северного полюса) находится в созвездии Дракона. А пока специалисты в области космонавтики думают, как осуществить полеты к Луне, физики решают вопросы, связанные с жизнеобеспечением лунных станций.

Источники энергии для лунных поселений

Дэвид Вильям (планетолог из Национального центра космических научных данных в Гринбелте, Мэриленд) справедливо считает, что доставлять горючее с Земли было бы дороговато. Еще четыре года назад Алекс Фрейндлих и его коллеги из Хьюстонского университета в Техасе выдвинули следующую идею: строить роботы-вездеходы, чтобы они создавали фотоэлементы, полностью состоящие из лунной пыли (так называемого реголита). Двуокись кремния составляет половину смеси, в которую входят также окислы 12 металлов, включая алюминий, магний и железо. Эта смесь содержит практически все элементы, необходимые для создания солнечной батареи, стоит только заставить движущихся по поверхности луны роботов расплавить и обогатить ее. В результате получится стеклянная основа, которую затем нужно покрыть веществами, использующими фотоэффект для выработки тока. И это не простое теоретизирование: Фрейнлих с коллегами сымитировали процесс в земной лаборатории. Для этого в вакуумной камере они расплавили порошок, имеющий состав, идентичный образцам реголита, привезенным астронавтами Apollo. Результат подтвердил идею! А это означает, что на Луну придется доставлять лишь малую долю веса солнечных батарей: остальное можно создать на месте.

Гелий-3 заменит нефть

Быть может, самый перспективный путь решения глобальной энергетической проблемы связан с использованием гелия-3 в термоядерном синтезе, при его добыче и доставке с Луны. Уже сегодня этот способ был бы экономически более выгодным, чем использование горючих ископаемых или урана, если бы была готова технология термоядерного синтеза и соответствующая инфраструктура. Над инфраструктурой для "термояда" ученые бьются давно — с тех пор, как в 1956 г. в Англии Курчатов во время визита Хрущева рассказал миру об этой идее. Международный проект термоядерного реактора, ИТЭР, подошел к стадии определения площадки для строительства экспериментальной установки. Вероятнее всего, в споре победит Франция. Но США, самый мощный участник проекта, вышли из проекта ИТЭР. США считают, что построят термоядерный реактор своими силами быстрее, чем вместе со всем миром. Над термоядерным проектом в США работают несколько национальных лабораторий и университетов. Предложена уже и площадка для строительства экспериментального реактора на базе Висконсинского университета. Срок сооружения реактора — 15-20 лет. Интересно, что одним из инициаторов проекта является побывавший на Луне астронавт Харрисон Шмит, которому принадлежит рекорд пребывания на Луне — 75 часов. Харрисон Шмит был последним человеком, побывавшим на Луне. Он привез на Землю самый большой лунный груз — 111 кг грунта. Этот полет в декабре 1972 года завершил лунную программу Apollo.

Итак, 15-20 лет. Этот срок называют физики, когда говорят о термоядерном реакторе. И этот же срок назвал президент Буш, когда говорил о колонизации Луны и строительстве на ней промышленных баз. Совпадение? Или умышленное умолчание? В конце 2003 г. на Гавайях состоялась V Всемирная лунная конференция. Все отмечали особенную активность американских специалистов, оптимизм которых по части строительства лунных баз и коммерческого использования лунных ресурсов "зашкаливал" за все прежние интересы. Еще недавно знаменитый американский астрофизик Ф. Хойл говорил: "Не верю, что из исследований кучи шлака, которую представляет собой поверхность Луны, выйдет что-нибудь путное". Все это дорогое удовольствие. Но еще дороже, как показывают расчеты, сидеть без энергии. В развитых странах годовой прирост энергопотребления достигает 10%. В США при том росте, что сегодня, за ближайшие 100 лет энергопотребление должно вырасти в 100 раз. А ведь развивающиеся страны спят и видят, как приблизиться к сладким американским энергорубежам. Если эти тенденции сохранятся, то через 200 лет человечеству потребуется в 1000 раз больше энергии, чем сегодня. На США сейчас приходится около 35% энергопотребления планеты, а это равняется аппетитам Китая, Японии, России, Канады и Германии, вместе взятых. Вот президент Буш, "с молоком матери" впитавший уважение к энергетике, и обратил взоры на Луну и "термояд". И, как бывалый бизнесмен, умолчал об истинных причинах этого интереса.

Еще один возможный вариант производства энергии на Луне — солнечные преобразователи и передача полученной энергии на Землю в виде сконцентрированного луча с длиной волны 10-12 см, который без потерь проходит через атмосферу. Когда-то нобелевский лауреат Петр Капица рассчитывал размеры солнечных батарей для эффективной генерации электроэнергии. А другой нобелевский лауреат, Николай Семенов говорил о том, что именно на Луне заработает первая внеземная электростанция, которая закроет своими солнечными батареями весь лик нашего спутника. С тех пор КПД полупроводников вырос неимоверно, и уже не требуются панели размером в десятки миллионов квадратных километров. Впрочем, Капица предвидел и это: "Электроника повторит историю электротехники. Во времена моей молодости электротехника использовалась как средство связи (телеграф, световая сигнализация), а потом пришла в энергетику. То же будет и с электроникой. От передачи информации (радио, телевидение) она тоже придет в энергетику". Размеры современных приемных антенн для сигнала с Луны в Техасе будут иметь форму эллипса и размер 8х10 км. Конечно, за всеми этими проблемами нельзя забывать и о высоких материях. Вопреки мнению Хойла, исследования Луны чрезвычайно важны для фундаментальной науки. Возраст Земли, как известно, составляет 4,5 млрд. лет, но самые древние породы на нашей планете датированы 3,9 млрд. лет. Недавно в Австралии найдены редкие зерна циркона, которым 4,2 млрд. лет. Но все равно первые 500-600 млн. лет от рождения планеты земной науке совершенно недоступны. Стоит ли говорить, с какой жадностью ученые взирают на Луну, которая является свидетелем и до определенного момента участником геологических пертурбаций Земли.

Американцы будут пользоваться оборудованием, некогда оставленным на Луне

Эксперты NASA лишь посмеиваются над попытками любителей дешевых сенсаций доказать, что американцы на самом деле не были на Луне. Серьезных ученых интересует другой любопытный вопрос: если работы на Луне будут возобновлены, возможно ли, при возвращении хотя бы к одной из старых точек посадки, воспользоваться оставленной там техникой. Американская "лунная программа" была свернута в декабре 1972 г. К этому моменту на Луне успешно высадилось шесть экспедиций (Apollo 11, 12 и с 14 по 17-й), на поверхности нашего спутника работали 12 человек. Они привезли назад более 360 кг лунного грунта и камней. Естественно, чем больше они оставляли на Луне "железяк", тем больше могли взять на Землю "кусочков Селены". Кроме флагов и вымпелов, там остались нижние части посадочных моду лей, служившие стартовым столом при взлете. Огромная куча научного и инженерного оборудования, включая первый телескоп, работавший на другом небесном теле, а также три электрических луномобиля, на которых разъезжали вокруг места посадки члены последних экспедиций. Инженер NASA СТЭЕ Старр утверждает, что часть оборудования, оставшегося на Луне, могла сохранить работоспособность. В частности, если лунная пыль не забила совсем детали лунных автомобилей, на них можно было бы снова ездить, лишь перезарядив батареи. Возможна и перезарядка кислородных баллонов на посадочных ступенях, и использование кое-какого другого оборудования.

Любопытно, что на Луне остались также три мячика для гольфа. В эту игру при низкой гравитации играл Алан Шепард, командир Apollo 14. Два мячика он послал не очень удачно, а третий — сильно и точно, так, что тот улетел на "мили, мили и мили", как сказал астронавт. Этот мячик так и ждет следующего удара, где-то в лунной области Fra Mauro.

Статья адаптирована из журнала «Вселенная, Пространство, Время» №4 за 2005 год
с разрешения  главного редактора издания Сергея Гордиенко. 
(Подготовлено Владимиром Карташевым по материалам сети Интернет)
Публикация 30 июля 2005 года.
Подготовка и выпуск проект 'Астрогалактика'

Главная страница раздела

Copyright © 2004 - 2016, Проект 'Астрогалактика' • выпущен 12.07.2004

Hide|Show