ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛУНЫ

Исследование Луны с помощью космической техники явилось необычайно эффективным, качественно новым дополнением к традиционным оптическим и радиолокационным методам изучения. И если до запуска космических аппаратов удалось получить некоторое количество информации о свойствах и строении поверхности, о структуре наружных слоев видимой стороны нашего спутника, то неизмеримо большие возможности появились с Доставкой научной аппаратуры непосредственно к Луне и на Луну.

Достаточно отметить, что по сравнению с лучшими современными телескопами, различающими объекты размерами лишь крупнее 800 метров, аппараты типа «Рейнджер» оказались в 1000 раз более зоркими, а научные станции «Луна-9», «Луна-13» и «Луна-17» передали изображения, на которых различимы детали лунной поверхности размерами порядка одного миллиметра.

Кроме того, после посадки автоматических станций на поверхность Луны, создания лунных спутников и возвращения космических аппаратов с Луны на Землю стало возможным определение химического состава, прочности, тонкой структуры, плотности, радиоактивности лунных пород, а также ряда других характеристик Луны.

СТРУКТУРА И СТРОЕНИЕ ЛУННОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Представление о строении поверхности Луны в целом было впервые получено в октябре 1959 года после фотографирования невидимой с Земли стороны Луны автоматической научной станцией «Луна-3». Последующие съемки лунной поверхности космическими аппаратами «Зонд-3», «Зонд-6», «Зонд-7», «Зонд-8», Луна-12» и «Лунар Орбитер» позволили достаточно полно понять основные глобальные особенности лунного рельефа и строения всей поверхности Луны.

Обратная сторона Луны характерна резким преобладанием материковых районов (доля «морей» составляет лишь 3 процента общей площади поверхности Луны) в отличие от видимой стороны, на которой лунные моря занимают около 30 процентов всей лунной поверхности. Это обстоятельство определяет заметную асимметрию лунного шара, так как «морские» районы (области затопления лавой) отличаются от материковых сравнительно ровной поверхностью, небольшим количеством кратеров и меньшим коэффициентом отражения видимого света.

На обратной стороне Луны обнаружены образования нового типа, названные талассоидами (мореподобными), имеющие размеры, близкие к размерам лунных морей. Однако в отличие от морских районов дно талассоидов не имеет темного тона и представляет собой по своему характеру типичную материковую поверхность.

Маломасштабная структура лунной поверхности – лишь первый объект в изучении Луны; более глубокое ее исследование могло быть продолжено с доставкой научной аппаратуры непосредственно на наш естественный спутник.

Мягкая посадка на поверхность Луны в морском районе первого космического аппарата – автоматической научной станции «Луна-9» – разрешила многолетние сомнения о характере тонкой структуры наружных слоев лунной поверхности. Что они представляют собой: мощный пласт пыли или пемзообразное вещество? Достаточна ли их прочность, чтобы выдержать вес автоматической станции?

Успешная посадка и надежное функционирование автоматических станций «Луна-9», «Луна-13», «Луна-16», «Луна-17», «Луна-20», аппаратов типа «Сервейер» и кораблей «Аполлон» подтвердили самые оптимистические предположения: поверхностные слои Луны обладают достаточной прочностью; полученные материалы позволяют составить представление о микроструктуре наружных лунных пород.

Крупномасштабные панорамные изображения лунного ландшафта были получены впервые 4 февраля 1966 года с помощью телевизионной системы автоматической станции «Луна-9».

Телевизионная камера (рис. 47) была установлена в верхней части научной лунной станции; нижняя часть камеры размещалась в герметическом корпусе станции; выступающая поверхность камеры позолочена для обеспечения необходимого теплового режима; сверху камера прикрыта теплоизолирующим экраном, защищающим ее от нагрева Солнцем.

Для передачи лунных панорам была выбрана сканирующая оптико-механическая система, которая, хоть и не может передавать динамические изображения (практически отсутствующие на Луне), выгодно отличается от электронных телесистем высокой надежностью и небольшими габаритами, незначительной массой, малым энергопотреблением. Принцип работы телевизионной камеры виден из ее схемы, приведенной на рис. 48.

Передача изображения на светоприемник осуществляется устройством из зеркала, кулачка, объектива и диафрагмы: зеркало совершает качание по вертикали (строчная развертка) и вращение по горизонтали (кадровая развертка).

Вертикальный угол обзора камеры составляет 29 градусов, что с учетом предусмотренного конструкцией станции наклона на 16 градусов к плоскости посадки обеспечивает получение как изображения микрорельефа вблизи станции, так и общего ландшафта до лунного горизонта. Для получения качественных изображений в широком диапазоне освещенности лунной поверхности – от 80 до 150 000 люксов – телекамера оборудована системой автоматической регулировки чувствительности камеры.

Автоматической станцией «Луна-9» было передано (при высоте Солнца над лунным горизонтом в 7, 14 и 27 градусов) три полных панорамных изображения и два фрагмента лунной поверхности вокруг станции на расстояниях от телекамеры в пределах от 1,5 метра и до горизонта; на рис. 49 приведен один из фрагментов третьей панорамы. После получения второй панорамы наклон станции изменился с 16 градусов 30 минут до 22 градусов 40 минут; при этом удалось получить стереоскопические пары снимков и точнее понять рельеф поверхности.

Рис. 47. Телевизионная камера автоматической станции «Луна-9»

Рис. 48. Схема телевизионной камеры автоматической станции «Луна-9»:

1 – светоприемник; 2 – диафрагма; 3 – объектив; 4 – зеркало; 5 – кулачок; 6 – двигатель

Станция «Луна-9» совершила посадку на западной окраине Океана Бурь в районе кратеров Кавальери и Гевелий; место посадки представляет собой область, промежуточную между «материковой» и «морской».

Рис. 49. Фрагмент третьей панорамы лунной поверхности, полученной станцией «Луна-9»

По характеру горизонталей, построенных на основании полученных панорам, можно предположить, что станция находится на склоне кратера диаметром около 15 метров и глубиной не более одного метра.

Поверхность в районе посадки станции достаточно ровная и плавная; поверхностный слой имеет губкообразную структуру; пылевого или сыпучего грунта не обнаружено.

На основании изучения изображений, переданных станцией «Луна-9», можно отметить три характерных типа мелких деталей строения лунной поверхности; лунки (кратеры), камни и линейные структуры. На одном квадратном метре поверхности находится в среднем по три камня размерами 2 – 25 сантиметров и по четыре лунки диаметром от 5 до 25 сантиметров; чем крупнее камень или лунка, тем их меньше. Элементы линейных структур располагаются по линиям, близким к прямым, и создают лучистые и другие образования в результате их пересечения.

Автоматическая станция «Луна-13» совершила мягкую посадку на Луну в районе Океана Бурь на расстоянии около 400 километров от станции «Луна-9»; однако в отличие от последней станция «Луна-13» опустилась на равнину характерно «морского» типа.

Переданные станцией «Луна-13» круговые панорамные изображения лунной поверхности вокруг места прилунения показывают, что структура лунного грунта близка к структуре грунта в районе посадки автоматических станций «Луна-9» и «Сервейер-1» (расположенном вблизи кратера Флеметид).

В обследованном районе подтвердилось предположение об отсутствии сколько-нибудь существенного пылевого слоя, но были зафиксированы сильная