Космические исследования луны в 21 веке реферат
Обновлено: 02.07.2024
Введение
Известно множество исследований, проектов, технологий и соответствующих публикаций сторонников освоения Луны, среди которых: С. П. Королёв, В. П. Глушко, Б. Е. Черток, Э. М. Галимов, Л. М. Зелёный, И. Маск и другие, их число растет. В 2019 году тема освоения Луны важна и в связи с юбилейными датами - достижениями в истории освоения Луны, новыми проектами и результатами полетов на Луну (КНР, Израиля, Индии и др.), планами США обеспечить присутствие людей на Луне к 2024 году, разработкой в РФ проекта лунной программы 3.
Луна – идеальный объект для освоения с чистого листа: почти нетронутая поверхность и окружающая среда без биосферы, территориальных, политических и экономических границ. Но человечество до сих пор не договорилось, как осваивать Луну
Освоение Луны – процесс исследования и использования человечеством ее свойств и ресурсов в земной и космической деятельности (КД), в том числе для расселения вне Земли. Изучение процесса освоения Луны необходимо для анализа, прогноза, коррекции КД в России и мире, перехода к новым технологиям, экспансии на Луну, Марс и далее.
Ситуация интересна, сложна и противоречива. Луна – идеальный объект для освоения с чистого листа: почти нетронутая поверхность и окружающая среда (ОС), без биосферы, территориальных, политических и экономических границ. Но человечество до сих пор не договорилось, как осваивать Луну, а процесс освоения уже идет.
Для успешного и эффективного освоения необходимы новые правила игры, общая стратегия и единый большой проект, значительные средства и новые технологии, объединение и распределение усилий мирового сообщества, сотрудничество космических и других государств в балансе с решением насущных проблем на Земле.
1. Краткая история и периодизация исследований и освоения Луны
Целенаправленные исследования Луны начались более 2200 лет назад на основе визуальных наблюдений и математических вычислений. В III веке до н. э. Аристарх Самосский определил расстояние до Луны и ее диаметр. В 1610 году Галилео Галилей с помощью своего телескопа впервые обнаружил горы и кратеры на Луне (по: [1, с. 44-45, 136-137]). Впоследствии учеными были составлены подробные карты поверхности видимой стороны Луны, причем с середины XIX века - на основе фотографий, а обратную сторону начали исследовать с применением космической техники в 1959 году [3, 4, 6, 7].
Фантастический образ до начала освоения Луны.
1-й период исследования и освоения Луны до начала космической эры (до конца 50-х гг. XX века). Визуальные и инструментальные наблюдения Луны с Земли (с ее поверхности, затем и с летательных аппаратов в атмосфере), возникновение идей, концепций, гипотез, теорий, произведение расчетов, измерений, оценок, связанных с происхождением, эволюцией и свойствами Луны.
2-й период исследования и освоения Луны в космическую эру (с конца 50-х гг. XX века). В дополнение к исследованиям с Земли началось применение беспилотных и пилотируемых космических аппаратов, в том числе и с участием людей, в окололунном пространстве и на Луне.
2019-й – год важных дат лунной истории: 60 лет первых полетов автоматических станций к Луне и 50 лет первой высадки людей на Луну
2. Общая модель процесса освоения Луны
Сценарии. Есть два основных сценария освоения Луны:
Возможны различные варианты реализации для каждого сценария. Условно выделим минимальный, оптимальный, максимальный варианты, которые могут прорабатываться с учетом приоритетов и других аспектов освоения Луны.
Приоритеты освоения Луны необходимо формировать и корректировать на основе ценностного подхода, с учетом зонирования ее территории, этапов, рисков, ограничений, экономических и технологических возможностей, перспектив и т.д.
Зонирование территории для эффективного освоения Луны необходимо в целях: 1) размещения научной, производственной, жилой, транспортной инфраструктуры, а также системы защиты от астероидно-кометной опасности; 2) добычи полезных ископаемых; 3) защиты и восстановления ОС; 4) поиска и сохранения объектов и памятников природного и культурного наследия (к ним относятся: уникальные природные объекты - ландшафты, горные породы, кратеры, вершины гор, пещеры, метеориты и др.; первые технические объекты на Луне и следы ее освоения). В России и мире ведется зонирование территории Луны на основе картографирования, зондирования поверхности и недр, разведки, оценки полезных ископаемых, в том числе распределения воды, металлов и т.д. Определены места для постоянных лунных баз, поселений людей в районе Южного полюса с учетом комплекса факторов (ландшафта, рельефа, освещенности, видимости с Земли, наличия воды и других полезных ископаемых), важные участки на полюсах и обратной стороне Луны и др. [2-4, 6, 7].
Перспективы освоения Луны представим как оптимистический прогноз из трех этапов:
Второй этап. Полное включение Луны, ее космического хозяйства в хозяйство земной цивилизации человечества, в XXII - XXIII веках.
Третий этап. Создание автономной космической цивилизации – космического человечества с постоянной жизнью людей на Луне - с XXIII - XXVI веков.
Риски и ограничения в процессе освоения Луны: политические, экономические, технологические, военные, медико-биологические, социальные, социокультурные, экологические и др. Управление ими имеет особое значение для безопасности и выживания людей на Луне, включая ее колонизацию и репродукцию людей в перспективе.
Цель и сверхзадача сверхглобального проекта: полное включение Луны в сферу КД для исследований, использования ее природных ресурсов, расселения людей, отработки новых технологий, техники, систем жизнедеятельности, безопасности, для экспансии на Марс и т.д.
Человечеству предстоит путь в дальний космос через освоение Луны: назрело ее включение в космическое хозяйство и в структуру системы защиты от астероидно-кометной опасности
Предстоит идти в дальний космос через освоение Луны: назрело ее включение в космическое хозяйство в дополнение к земному, в структуру системы защиты Земли от астероидно-кометной опасности и т.д.
Целесообразно использовать опыт исследований Луны в XX-XXI веках, новые знания, технологии, проекты, заделы. Лидирующими акторами процесса освоения Луны могут стать новое космическое сообщество - государство Asgardia и Всемирный космический союз .
4. Экологичные технологии и проекты освоения Луны
Экологичные технологии и проекты - соответствующие экологическим нормам или опережающие их, не оказывающие вредного воздействия на ОС, жизнь и здоровье людей или оказывающие меньшее негативное воздействие по сравнению с другими .
Классификация экологичных, чистых технологий и проектов освоения Луны с учетом их целевого назначения охватывает весь спектр КД и включает следующие основные разделы: 1) исследования Луны и других объектов; 2) транспорт; 3) создание инфраструктуры на Луне; 4) энергетика (в том числе для Земли и для Луны); 5) обеспечение жизнедеятельности и безопасности людей; 6) добыча, переработка, использование природных ресурсов; 7) защита и восстановление ОС; 8) сохранение природного и культурного наследия.
Исторический аспект. Источниковой базой исследований по теме являются публикации по освоению Луны, патенты и проекты, значительная часть которых доступна в Интернете. Составлена источниковая база: более 100 публикаций (в том числе современных) и около 100 патентов и проектов, связанных с освоением Луны в России и мире в XX-XXI веках. Ведется их систематизация, выделяются и исследуются наиболее важные .
До настоящего времени вопросам экологизации космической деятельности при исследовании и освоении Луны не уделялось должного внимания
Практический аспект. Исследование экологичных, чистых технологий и проектов необходимо для экологизации процесса освоения Луны, экологической оценки и коррекции космических проектов и программ в России и мире. До настоящего времени вопросам экологизации КД при исследовании и освоении Луны не уделялось должного внимания. Вместе с тем есть множество примеров экологичных технологий и проектов, достойных изучения и активного практического использования.
Примеры экологичных, чистых технологий и проектов освоения Луны, разработанных в России и мире в XX – XXI веках. Выделим и приведем пять важных примеров:
3. Создание сооружений на Луне из местных ресурсов (реголита). Технология 3D-печати принтерами. Многокупольная лунная база (Nick Spall, 2018 ). См. рис. 3.
Рис. 3. Multi-dome lunar base being constructed based on the 3D printing concept. Once assembled, the inflated domes are covered with a layer of 3D-printed lunar regolith by robots to help protect the occupants against space radiation and micrometeoroids
Основные результаты, выводы и рекомендации
2. Человечеству необходимо объединить усилия и ресурсы и совместно осваивать Луну по новым правилам игры, включающим политические, экономические, технологические, военные, медико-биологические, социокультурные, экологические аспекты, а также сохранение природного и культурного наследия, по единому всемирному проекту.
3. Предстоит разработать и принять принципиально новое международное соглашение об освоении Луны под эгидой ООН, с созданием специальных институтов, охватывающих государства, корпорации, сообщества людей. Лидирующими акторами могут стать космическое государство Asgardia и Всемирный космический союз.
5. Для эффективного освоения Луны следует использовать новые экологичные, чистые технологии и проекты, целесообразно продолжить их исследования, разработку, внедрение в целях науки, образования и практики.
6. Целесообразно создать международный институт проблем освоения Луны.
Литература
1. Берри А. Краткая история астрономии / пер. с англ. С. Г. Займовского, под ред. и с доп. Р. В. Куницкого. 2-е изд. М. – Л.: Гос. изд-во техн.-теорет. лит., 1946. 363 с.
2. Космонавтика XXI века: попытка прогноза развития до 2001 года / под ред. Б. Е. Чертока. М.: РТСофт, 2010. 864 с.
4. Зеленый Л. М., Хартов В. В., Митрофанов И. Г., Долгополов В. П. Луна: исследование и освоение. Вчера, сегодня, завтра, послезавтра // Природа. 2012. № 1. С. 23–29.
5. Кричевский С. В. Аэрокосмическая деятельность. Междисциплинарный анализ. М.: ЛИБРОКОМ, 2012. 384 с.
8. Krichevsky S. Super Global Projects and Environmentally Friendly Technologies Used in Space Exploration: Realities and Prospects of the Space Age // Philosophy and Cosmology. 2018. Vol. 20. Pp. 92–105.
15. Krichevsky S. Cosmic Union of Communities: a New Concept and Technologies of Creating Cosmic Humanity // Philosophy and Cosmology. 2019. Vol. 22. Pp. 33-50.
16. Кричевский С. В. Экологичные технологии и проекты освоения Луны // ИИЕТ имени С.И. Вавилова РАН. Годичная научная конференция (2019). М.: ИИЕТ РАН, 2019 (в печати).
References
1. Berri A. Kratkaya istoriya astronomii. Ed. R. V. Kunitskiy. 2nd ed. Moscow – Leningrad, Gosudarstvennoe izdatel'stvo tekhniko-teoreticheskoy literatury, 1946. 363 p.
2. Kosmonavtika XXI veka: popytka prognoza razvitiya do 2001 goda. Ed. B. E. Chertok. Moscow, RTSoft, 2010. 864 p.
3. Luna – shag k tekhnologiyam osvoeniya Solnechnoy sistemy. Eds. V. P. Legostaev, V. A. Lopota. Moscow, RKK "Energiya", 2011. 584 p.
4. Zelenyy L. M., Khartov V. V., Mitrofanov I. G., Dolgopolov V. P. Luna: issledovanie i osvoenie. Vchera, segodnya, zavtra, poslezavtra. Priroda, 2012, no. 1, pp. 23–29.
5. Krichevskiy S. V. Aerokosmicheskaya deyatel'nost'. Mezhdistsiplinarnyy analiz. Moscow, LIBROKOM, 2012. 384 p.
8. Krichevsky S. Super Global Projects and Environmentally Friendly Technologies Used in Space Exploration: Realities and Prospects of the Space Age. Philosophy and Cosmology, 2018, vol. 20, pp. 92–105.
11. Bagrov A. A., Bagrov A. V., Leonov V. A. Transportnaya sistema "Zemlya – Luna". Patent RF no. 121233 (2012).
15. Krichevsky S. Cosmic Union of Communities: a New Concept and Technologies of Creating Cosmic Humanity. Philosophy and Cosmology, 2019, vol. 22, pp. 33-50.
16. Krichevskiy S.V. Ekologichnye tekhnologii i proekty osvoeniya Luny. IIET im. S.I.Vavilova RAN. Godichnaya nauchnaya konferentsiya (2019). Moscow, IIET RAN, 2019 (v pechati).
© Кричевский С. В., 2019
История статьи:
Поступила в редакцию: 14.07.2019
Принята к публикации: 09.08.2019
Модератор: Плетнер К. В.
Конфликт интересов: отсутствует
Для цитирования:
Кричевский С. В. Освоение Луны: история, модель, сверхглобальный проект и экологичные технологии // Воздушно-космическая сфера. 2019. №3. С. 16-25.
Открытие Луны Галилеем. Изучение спутника Земли автоматическими станциями и космическими аппаратами. Советская и американская лунная программа. Работа над программой "Человек на Луне". Состав лунного грунта, реголита. Полеты космических кораблей.
| Рубрика | Астрономия и космонавтика |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.11.2010 |
| Размер файла | 22,6 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Министерство транспорта РФ
ГМА им. Адм. С.О. Макарова
Реферат
на тему: Исследование Луны
выполнил: к-т. гр. 341
Мамонов А.Р.
Санкт-Петербург 2007г.
Содержание
Введение
1. Советская лунная программа
2. Американская лунная программа
3. Человек на Луне
4. Лунный грунт
Список литературы
Полеты космических кораблей “Аполлон”
луна галилей реголит
Введение
Первым человеком, посмотревшим на Луну в телескоп, был Галилей. Ему же, соответственно, принадлежит и открытие лунных гор и кратеров. Это открытие теперь каждый может повторить с помощью простого бинокля.
Луна начала изучаться автоматическими станциями еще до появления человека в космосе. 4-го октября 1959-го года советская автоматическая станция "Луна 3" впервые сфотографировала обратную сторону Луны, на которой почти не оказалось морей. Советская же станция "Луна 9" 31-го января 1966-го года первой совершила удачную мягкую посадку на Луну в Океане Бурь, западнее кратеров Рейнер и Марат. Были произведены снимки Луны с разных высот и круговая панорама на самой поверхности. "Луна 10" первой стала искусственным спутником Луны 3 апреля 1966-го года, оставаясь им в течение 57-ми дней. Другая советская станция "Луна 16 "первой доставила образцы лунного грунта на Землю 24-го сентября 1970-го года. Станцией "Луна 17", запущенной 10-го ноября 1970-го года, на Луну был доставлен самоходный аппарат "Луноход 1", представлявший собой комплексную лабораторию. Аппарат проделал по поверхности спутника Земли путь длиною 10 540 метров. "Луноход 2" был доставлен 16-го января 1973-го года станцией "Луна 21". По восточному краю Моря Ясности самоходный аппарат прошел маршрут, протяженностью 37 км. Последней "Луной" была "Луна 24", в августе 1976-го года доставившая на Землю двухметровую колонку лунного грунта. 4 отечественных станции типа "Зонд" проводили разнообразные исследования в окололунном пространстве и возвращались на Землю.
1. Советская лунная программа
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.
2. Американская лунная программа
Космические аппараты "Рейнджер" разрабатывались для получения снимков во время падения, начиная с высоты около 1600 километров до нескольких сот метров над поверхностью Луны. Они имели систему трехосной ориентации и 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, например, 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. "Сервейор-6" был в некотором смысле пионером - первым американским космическим аппаратом, запущенным с другого небесного тела (но всего лишь ко второму месту посадки в нескольких метрах в стороне от первого). Пилотируемые космические аппараты "Аполлон" были следующими в американской программе исследований Луны. После "Аполлона" 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.
3. Человек на Луне
4. Лунный грунт
Всюду, где совершали посадки космические аппараты, Луна покрыта так называемым реголитом. Это разнозернистый обломочно-пылевой слой толщиной от нескольких метров до нескольких десятков метров. Он возник в результате дробления, перемешивания и спекания лунных пород при падениях метеоритов и микрометеоритов. Вследствие воздействия солнечного ветра реголит насыщен нейтральными газами. Среди обломков реголита найдены частицы метеоритного вещества. По радиоизотопам было установлено, что некоторые обломки на поверхности реголита находились на одном и том же месте десятки и сотни миллионов лет. Среди образцов, доставленных на Землю, встречаются породы двух типов: вулканические (лавы) и породы, возникшие за счет раздробления и расплавления лунных образований при падениях метеоритов. Основная масса вулканических пород сходна с земными базальтами. По-видимому, такими породами сложены все лунные моря. Кроме того, в лунном грунте встречаются обломки иных пород, сходных с земными и так называемым KREEP - порода, обогащенная калием, редкоземельными элементами и фосфором. Очевидно, эти породы представляют собой обломки вещества лунных материков. “Луна-20” и “Аполлон-16”, совершившие посадки на лунных материках, привезли оттуда породы типа анортозитов. Все типы пород образовались в результате длительной эволюции в недрах Луны. По ряду признаков лунные породы отличаются от земных: в них очень мало воды, мало калия, натрия и других летучих элементов, в некоторых образцах очень много титана и железа. Возраст этих пород, определяемый по соотношениям радиоактивных элементов, равен 3 - 4.5 млрд. лет, что соответствует древнейшим периодам развития Земли.
И сегодня мы поговорим о действующих лунных программах разных стран.
Китайская Народная Республика
SpaceX займутся разработкой корабля Starship, пригодного для полетов на Марс и Луну. Blue Origin разработает навигационную систему для точной посадки и энергетическую систему для выдерживания холодных лунных ночей. Maxar Technologies займется созданием орбитальной станции Lunar Gateway. Другие партнеры создадут технологии вертикальной посадки аппарата, а также спроектируют способы дозаправки на орбите. Менее крупные компании тоже получат индивидуальные задачи.
Россия
После 2035 года Россия намерена завершить постройку лунных баз.
Другие проекты
Россию, Китай и США сегодня можно назвать ведущими державами по исследованию космоса. И каждой из них впечатляющие планы по освоению Луны, и участники заинтересованы в тесном сотрудничестве друг с другом, когда дело дойдет до лунных станций, пилотируемых миссий и высадке людей на спутнике. Однако другие страны тоже занимаются исследованием Луны.
Небольшие успехи в освоение Луны делает и Израиль. Аппарат Beresheet от частной компании SpaceIL вышел на лунную орбиту, однако разбился во время мягкой посадки. В компании заявили о начале работ Beresheet 2.
Исследование Луны в XXI веке — история, современное состояние и перспективы научных космических проектов по исследованию единственного естественного спутника Земли в XXI веке.
Возрастом Луны учёные называют цифру в 4 млрд 527 млн лет, с погрешностью в 10 млн лет. Такие выводы были сделаны исследователями на основе анализов радиогенного изотопа вольфрам-182, содержащегося в лунном грунте. На сегодняшний день обозначенный возраст считается наиболее достоверным, а радиоизотопный метод его определения — самым надёжным.
Согласно современным научным представлениям, появлению Луны способствовало столкновение с Землёй космического объекта размером с планету Марс. Осколки гигантских тел, притянутые на земную орбиту, впоследствии и стали единственным спутником Земли естественного происхождения.
Относительно Земли Луна движется по эллиптической орбите со спиральной траекторией и скоростью около 1,02 км/сек. Полный период её обращения вокруг Земли составляет 27 суток 7 часов и 43 минуты. Расстояние от Земли до Луны составляет в среднем 384 400 км. Атмосфера Луны крайне разреженна. По плотности земная атмосфера превосходит лунную в 10 трлн раз.
Луна всегда обращена к нашей планете лишь одной своей половиной. Максимальная видимая с Земли зона составляет около 59 % всей поверхности спутника. Луна не излучает собственного света, а лишь отражает солнечные лучи. Лунная фаза — период, характеризующий меняющуюся степень освещённости Солнцем лунного диска — длится 29,5 дней.
История
Нынешние программы исследования Луны нацелены как на развитие науки в целом, так и на решение многих практических задач человечества. Только NASA в 2007 году составило список из 181 потенциальных задач лунной программы. Среди них развитие радиоастрономии с использованием телескопа, установленного на невидимой стороне спутника, изучение высокоэнергетических частиц солнечного ветра, которое могло бы позволить понять, как прошлые колебания активности Солнца в разное время влияли на историю жизни на Земле. Вошли в список и сугубо прикладные цели — производство недорогой электроэнергии с помощью солнечных батарей, установленных на земном спутнике, добыча металлов и других природных ископаемых.
При его использовании не возникает радиации, поэтому проблема захоронения ядерных отходов, так остро стоящая перед миром, отпадает сама собой… Чтобы обеспечить на год всё человечество энергией, необходимо лишь два-три полёта космических кораблей грузоподъёмностью в 10 тонн, которые доставят гелий-3 с Луны… Затраты на межпланетную доставку будут в десятки раз меньше, чем стоимость вырабатываемой сейчас электроэнергии на атомных электростанциях.
Несмотря на теоретически оптимистичные перспективы выхода из грядущего на Земле энергетического кризиса за счёт лунных поставок, практически возможности использования изотопа в современных условиях пока не существуют. Для синтеза гелия-3 в чистом виде нужен термоядерный реактор, создать который в земных условиях пока проблематично.
Но работы по созданию необходимой инфраструктуры ведутся. В 2004 году международный проект мощного термоядерного реактора ИТЭР, в котором участвует в том числе и Россия, находился в стадии определения места для строительства экспериментальной установки. В 2016 экспериментальное устройство обещают запустить в работу во Франции.
Проекты
Из семи приборов, находившихся на борту SMART-1, лишь три обеспечивали выполнение исследовательской части миссии: [26] [30]
Приоритетной целью запуска SMART-1 была проверка и отработка новых технологий для последующего их использования в полётах к более удалённым объектам Солнечной системы. Одной из основных таких новинок стал экономичный ионный двигатель, во многом благодаря которому вес аппарата составил всего около 370 кг.
В сентябре 2006 года миссия SMART-1 завершилась. Зонд был снят с орбиты и уничтожен ударом о поверхность земного спутника. На Луне появился ещё один кратер.
Созвездие
Тем не менее, NASA продолжает исследования Луны и с помощью запусков специальных лунных зондов. Так, в 2009 году в рамках программы Lunar Precursor Robotic Program (LPRP) для изучения спутника Земли на его орбиту был отправлен зонд Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). В его задачи входило исследование минералогии и геологии Луны, составление подробных трёхмерных карт, поиск залежей водяного льда в полярных кратерах, подбор наиболее оптимальных мест для будущих поселений людей.
Весной 2011 года NASA выпустило полный архив данных, собранных с помощью LRO. Одним из главных итогов работы зонда стало подробное изображение обратной стороны Луны, смонтированное из 15 тыс. снимковLRO. [44] В рамках этой же лунной программы NASA исследует Луну с помощью искусственного спутника LCROSS (Lunar CRater Observing and Sensing Satellite).
Этот зонд, столкнувшись с поверхностью Луны в кратере Кабеус, поднял шлейф из водного пара и льда. Аппараты LRO при этом оценили общее количество поднятой воды в 155 кг. Также зонды обнаружили в этом шлейфе серебро, кальций, магний, водород, угарный газ и ртуть. Обнаружение жидкого метала стало неприятной неожиданностью для исследователей: ртутная токсичность может создать проблемы для пилотируемых экспедиций.
Япония
Миссия Kaguya или SELENE (SELenological and ENgineering Explorer), второй лунный проект Японии, стартовала в сентябре 2007 года с площадки космического центра на острове Танегасима. Из-за проблем с ракетой-носителем случилось это на несколько лет позже запланированного срока. Стоимость проекта Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) составила $279 млн.Проведя две недели на околоземной орбите, в октябре 2007 года аппарат вышел на орбиту Луны в 100 км от её поверхности.
Основной задачей Kaguya/SELENE являлось изучение особенностей геологического развития Луны и силы её притяжения на разных участках. Для получения наиболее точной картины гравитационного поля земного спутника, а особенно обратной его стороны, вместе с основной станцией к Луне отправились два небольших вспомогательных спутника — VRAD и RSAT. Позже с их помощью удалось установить, что плотность невидимой с Земли части лунной поверхности выше, чем у освещённой. Со слов учёных, причина подобной аномалии заключается в разности температур на противоположных сторонах Луны.
На борту станции находилось 14 научно-исследовательских инструментов и HDTV-телекамера высокой чёткости. Благодаря гамма-спектрометру, установленному на Kaguya, удалось получить надёжные свидетельства присутствия на Луне урана. Вдобавок было выявлено содержание в лунных породах таких химических элементов как калий, кальций, кремний, торий, титан, железо и кислород.
При помощи лазерного высотомера удалось составить подробную топографическую карту поверхности с разрешением около 15 км. С камеры японского спутника на Землю было передано большое количество уникальных видео- и фотоматериалов. Например, анализ изображений кратера Шеклтон, расположенного в районе южного полюса Луны, не подтвердил версию учёных о наличии льда на его недоступном для солнечных лучей дне.
Китай
Через два дня после запуска на Землю были переданы первые снимки лунной поверхности с нового искусственного спутника. Вместе с тем, публикация их в Интернете вызвала скандал: некоторые пользователи усмотрели практически полную идентичность представленных данных со снимками, сделанными аппаратурой NASA в 2005 году. Ответ Китая на обвинения в плагиате озвучил неназванный научный руководитель проекта:
Китайские и американские снимки выглядят похожими, потому что спутники фотографировали одну и ту же площадь в южном полушарии Луны. Но скрупулёзное изучение фотографий позволяет выявить в них небольшие различия.
Индия
Россия
В России вопрос о возобновлении работы над лунной программой был поднят в 2004 году. Тогдашний замглавы Росавиакосмоса Николай Моисеев заявил журналистам, что проекты по исследованию Луны могут войти в Федеральную космическую программу, разработанную до 2015 года. Гендиректор Научно-производственного объединения имени Лавочкина Роальд Кремнев считал, что на подготовку к исследованиям не должно уйти много времени:
Выскажу то, что Николай Севастьянов по своему служебному положению не может сказать. Пока Россия будет сырьевым придатком, любая программа освоения Луны и Марса нереальна… Мы деградировали в смежных областях, например, в электронике. Наша экономика в её нынешнем состоянии не позволит решить те интересные задачи, о которых говорил Севастьянов.
Читайте также: