Человек на Луне. На фотографии, сделанной Эйджином Сернаном, командиром КК Аполлон 17 , пилот лунного модуля Харрисон Шмитт стоит перед большим разрушенным валуном на Луне. Слева виден лунный вездеход. Работа над этой программой началась в США в конце 60 - х годов.
Было принято решение осуществить полет человека на Луну и его успешное возвращение на Землю в течение ближайших десяти лет. Летом 1962 года после длительных дискуссий пришли к заключению, что наиболее эффективным и надежным способом является вывод на окололунную орбиту комплекса в составе командно - вычислительного модуля, в состав которого входят командный и вспомогательный модули, и лунного посадочного модуля. Первоочередной задачей было создание ракеты носителя, способной вывести не менее 300 тонн на околоземную орбиту и не менее 100 тонн на окололунную орбиту.
Одновременно велась разработка космического корабля Аполлон, предназначенного для полета американских астронавтов на Луну. В феврале 1966 года Аполлон был испытан в беспилотном варианте. Однако то, что произошло 27 января 1967 года, помешало успешному проведению программы в жизнь. 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 потока частиц, приходящих от Солнца. 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. На Луне были оставлены приборы, автоматически передающие информацию на Землю, в сейсмометры, регистрирующие колебания в теле Луны. Сейсмометры зафиксировали удары от падений метеоритов и лунотрясения внутреннего происхождения.
По сейсмическим данным было установлено, что до глубины в несколько десятков километров Луна сложена относительно легкой корой, а ниже залегает более плотная мантия. 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 полет 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, изучение 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. Продолжительность сейсмических колебаний на Луне в несколько раз большая, чем на Земле, видимо, связана с сильной трещиноватостью верхней части лунной коры. В ноябре 1970 АМС Луна-17 доставила на Луну в Море Дождей лунный самоходный аппарат Луноход-1 , который за 11 лунных дней или 10.5 месяцев прошел расстояние в 10 540 м и передал большое количество панорам, отдельных фотографий поверхности Луны и другую научную информацию.
Установленный на нем французский отражатель позволил с помощью лазерного луча измерить расстояние до Луны с точностью до долей метра. В феврале 1972 АМС Луна-20 доставила на Землю образцы лунного грунта, впервые взятые в труднодоступном районе Луны. В январе 1973 АМС Луна-21 доставила в кратер Лемонье Море Ясности Луноход-2 для комплексного исследования переходной зоны между морскими и материковыми равнинами.
Луноход-2 работал 5 лунных дней 4 месяца, прошел расстояние около 37 километров. Длительный перерыв с 1977 по 1990г.г. в исследованиях Луны космическими аппаратами объясняется по-видимому переосмыслением программ, связанных с дальнейшими исследованиями, и подготовкой аппаратов нового поколения.
Япония в марте 1990 года своей ракетой Нисан вывела на орбиту вокруг Луны автоматический аппарат Мусес А с целью дистанционного исследования лунной поверхности. Однако выполнить эту программу не удалось. Спектрозональную съемку поверхности Луны в 1990 и 1992г. осуществила американская АМС Галилео, которая двигаясь по сложной орбите к Юпитеру, возвращалась к Земле дважды и фотографировала ее спутник.
КА Клементина, запущенная в январе 1994г. помимо фотографирования поверхности Луны с помощью лазерного передатчика выполняла измерения высот рельефа, а по траекторным данным уточнялись модель гравитационного поля и некоторые другие параметры. Специальные измерения в районе полюсов показали, что на дне постоянно затененных глубоких кратеров могут быть частички водяного льда. Запушенный в январе 1998г американский КА Лунар Проспектор специально предназначался для уточнения площадей, занятых льдом в приполярных районах.
На основании данных, переданных КА с орбиты в 100 км, предполагается, что у Луны имеется железосиликатное ядро размером в 300 км. Обширные исследования выполнялись этим аппаратом с низкой орбиты в 25 км. Внутреннее строение Луны Структура недр Луны также определяется с учетом ограничений, которые налагают на модели внутреннего строения данные о фигуре небесного тела и, особенно о характере распространения Р - и S - волн. Реальная фигура Луны, оказалась близкой к сферически равновесной, а из анализа гравитационного потенциала сделан вывод о том, что ее плотность несильно изменяется с глубиной, т.е. в отличие от Земли нет большой концентрации масс в центре.
Самый верхний слой представлен корой, толщина которой, определенная только в районах котловин, составляет 60 км. Весьма вероятно, что на обширных материковых площадях обратной стороны Луны кора приблизительно в 1,5 раза мощнее. Кора сложена изверженными кристаллическими горными породами - базальтами.
Однако по своему минералогическому составу базальты материковых и морских районов имеют заметные отличия. В то время как наиболее древние материковые районы Луны преимущественно образованы светлой горной породой - анортозитами почти целиком состоящими из среднего и основного плагиоклаза, с небольшими примесями пироксена, оливина, магнетита, титаномагнетита и др кристаллические породы лунных морей, подобно земным базальтам, сложены в основном плагиоклазами и моноклинными пироксенами авгитами. Вероятно, они образовались при охлаждении магматического расплава на поверхности или вблизи нее. При этом, поскольку лунные базальты менее окислены, чем земные, это означает, что они кристаллизовались с меньшим отношением кислорода к металлу.
У них, кроме того, наблюдается меньшее содержание некоторых летучих элементов и одновременно обогащенность многими тугоплавкими элементами по сравнению с земными породами. За счет примесей оливинов и особенно ильменита районы морей выглядят более темными, а плотность слагающих их пород выше, чем на материках.
Под корой расположена мантия, в которой, подобно земной, можно выделить верхнюю, среднюю и нижнюю. Толщина верхней мантии около 250 км, а средней примерно 500 км, и ее граница с нижней мантией расположена на глубине около 1000 км. До этого уровня скорости поперечных волн почти постоянны, и это означает, что вещество недр находится в твердом состоянии, представляя собой мощную и относительно холодную литосферу, в которой долго не затухают сейсмические колебания.
Состав верхней мантии предположительно оливин-пироксеновый, а на большей глубине присутствуют шницель и встречающийся в ультраосновных щелочных породах минерал мелилит. На границе с нижней мантией температуры приближаются к температурам плавления, отсюда начинается сильное поглощение сейсмических волн. Эта область представляет собой лунную астеносферу. В самом центре, по-видимому, находится небольшое жидкое ядро радиусом менее 350 километров, через которое не проходят поперечные волны.
Ядро может быть железосульфидным либо железным в последнем случае оно должно быть меньше, что лучше согласуется с оценками распределения плотности по глубине. Его масса, вероятно, не превышает 2 от массы всей Луны. Температура в ядре зависит от его состава и, видимо, заключена в пределах 1300 - 1900 К. Нижней границе отвечает предположение об обогащенности тяжелой фракции лунного протовещества серой, преимущественно в виде сульфидов, и образовании ядра из эвтектики Fe - FeS с температурой плавления слабо зависящей от давления около 1300 К. С верхней границей лучше согласуется предположение об обогащенности протовещества Луны легкими металлами Mg, Са, Na, Аl, входящими вместе с кремнием и кислородом в состав важнейших породообразующих минералов основных и ультраосновных пород - пироксенов и оливинов. Последнему предположению благоприятствует и пониженное содержание в Луне железа и никеля, на что указывает ее низкая средняя площадь.
Самоходный аппарат Луноход - 1 Под корой расположена мантия, в которой, подобно земной, можно выделить верхнюю, среднюю и нижнюю.
Толщина верхней мантии около 250 км, а средней примерно 500 км, и ее граница с нижней мантией расположена на глубине около 1000 км. До этого уровня скорости поперечных волн почти постоянны, и это означает, что вещество недр находится в твердом состоянии, представляя собой мощную и относительно холодную литосферу, в которой долго не затухают сейсмические колебания.
Состав верхней мантии предположительно оливин-пироксеновый, а на большей глубине присутствуют шницель и встречающийся в ультраосновных щелочных породах минерал мелилит. На границе с нижней мантией температуры приближаются к температурам плавления, отсюда начинается сильное поглощение сейсмических волн. Эта область представляет собой лунную астеносферу. В самом центре, по-видимому, находится небольшое жидкое ядро радиусом менее 350 километров, через которое не проходят поперечные волны.
Ядро может быть железосульфидным либо железным в последнем случае оно должно быть меньше, что лучше согласуется с оценками распределения плотности по глубине. Его масса, вероятно, не превышает 2 от массы всей Луны. Температура в ядре зависит от его состава и, видимо, заключена в пределах 1300 - 1900 К. Нижней границе отвечает предположение об обогащенности тяжелой фракции лунного протовещества серой, преимущественно в виде сульфидов, и образовании ядра из эвтектики Fe - FeS с температурой плавления слабо зависящей от давления около 1300 К. С верхней границей лучше согласуется предположение об обогащенности протовещества Луны легкими металлами Mg, Са, Na, Аl, входящими вместе с кремнием и кислородом в состав важнейших породообразующих минералов основных и ультраосновных пород - пироксенов и оливинов.
Последнему предположению благоприятствует и пониженное содержание в Луне железа и никеля, на что указывает ее низкая средняя площадь.