«Подари мне лунный камень, подари мне лунный свет» или почти все о Луне

О том, что Луну можно будет наблюдать в профессиональный телескоп бесплатно, а также  интересные сведения о естественном спутнике Земли, большинство из которых многим из нас доселе были неизвестны.

На «лунную» тему говорила Жанна Родионова – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник отдела исследования Луны и планет Государственного астрономического института им. Штернберга (ГАИШ) МГУ им. Ломоносова, член Международного астрономического союза и рабочей группы по наименованию на Меркурии.
Ж. Родионова сразу начала с конкретики: 10, 11 и 12 октября, если установится хорошая погода, можно будет прийти в ГАИШ и бесплатно посмотреть на Луну в телескоп. (Подробности можно узнать на сайте института).

Объект давнего интереса

Человек заинтересовался Луной давно. В середине XVII века ученые дали названия находящимся на ее поверхности базальтовым лавовым полям. Когда Луна находится в первой четверти, видны Море ясности, Море спокойствия, Море изобилия. А когда наступает фаза последней четверти, людям с телескопами предстают Море дождей, Океан бурь, Море влажности, Море облаков. По всей видимости, названия эти связаны с тем, что более спокойная и комфортная погода на Земле была в то время, когда спутник нашей планеты находился в первой четверти. И наоборот – влажная, дождливая погода наблюдалась в последнюю четверть Луны. На самом деле погода, конечно, меняется не так регулярно – не раз в одну-две недели. Но проследить такую закономерность – сколь влияют лунные фазы на погодное состояние Земли (и действительно ли они оказывают такое влияние) – может каждый.

Расстояние между Луной и Землей непостоянно. Когда Луна находится в апогее, она дальше. Когда в перигее – ближе. Эту дистанционную изменчивость можно заметить и невооруженным глазом. Среднее расстояние между Землей и Луной – 405 тысяч километров. На Луне отмечается значительный перепад температур – как правило, от +123 до -235°C. В северной и южной полярных областях, где солнечные лучи проходят косо, температура может опускаться даже до -249°C – там настолько холодно, что землянам трудно это представить. Так холодно не бывает даже на Плутоне, хотя он расположен гораздо дальше от Солнца.

«Но что, скажите, означают пятна на этом теле, вид которых нам о Каине дает твердить превратно?.. Я вижу этой разности причину в том, скважен ли иль плотен сам предмет» - такие строки «Божественной комедии» Данте Алигьери посвящены Луне. Это говорит о том, что и в то время – а жил поэт на рубеже XIII и XIV веков – многих интересовало, из чего состоят темные и светлые области Луны. Леонардо да Винчи, к примеру, считал, что темные области – это материки, а светлые – вода.

Первое графическое изображение Луны, дошедшее до нас, – карта Гилберта (1603 год). Она составлялась без помощи телескопа. Контуры морей на этой карте уже можно отождествить. В 1609 году на Луну через телескоп взглянул Галилео Галилей и обратил внимание на то, что на поверхности ее находятся существенные неровности. Английский астроном Томас Харриот летом 1609 года также наблюдал Луну в телескоп и подробно зарисовал лунные моря, а также дал названия различным лунным участкам.

Не 50, а 59

Лунных карт много, причем каждый автор называл разные участки по-своему. Некоторые названия, например, даны в честь королевских персон. Сопоставить эти изображения между собой иной раз было сложно. Хорошую карту в 1646 году составил польский астроном Ян Гевелий, причем он обратил внимание, что Луна иногда как бы покачивается. Это явление отмечено на его карте и называется либрацией. За счет этого мы видим не 50, а 59 процентов Луны, которая поворачивается к нам то одним, то другим боком. Он дал названия 286 образованиям на Луне, но сохранились из них только названия гор. Они дублируют наименования объектов на Земле – Апеннины, Карпаты, Альпы, Пиренеи, Алтай.

Самое, пожалуй, живописное изображение Луны оставил французский астроном Джованни Доменико Кассини. Но все же, если говорить строго, это были зарисовки, а не карты. Первая карта в полном смысле этого слова, снабженная координатной системой, появилась в 1750 году – создал ее немецкий астроном Тобиас Майер.

Впоследствии Луну рисовали по отдельным участкам. Известны карты Лормана и Вилкинса. В 1839 году появились первые фотографии планеты.

Начало космической эры Жанна Родионова называет удивительным временем. Как раз в то время она поступила в Московский институт инженеров геодезии и картографии. Ж. Родионова и ее товарищи были горды за успех советской родины в космической сфере. «Мы этим просто жили», - с теплом вспоминает она ту эпоху. Первая советская станция «Луна-2» совершила жесткую посадку на естественный спутник Земли в 1959 году – это было значительным достижением. В этом же году были получены первые снимки обратной стороны Луны.

Юрий Липский, заведующий отделом физики Луны и планет ГАИШ, придумал методику отождествления лунных объектов. Позитивы он накладывал на негативы, благодаря чему на поверхности Луны было выявлено множество деталей, и карта, составленная в ГАИШ, оказалась весьма подробной. Под руководством Ю. Липского вышли три атласа обратной стороны Луны. В честь этого специалиста в 1979 году был назван один из кратеров на обратной стороне Луны (названия на планете можно давать только через три года после того, как известный ученый покидает наш мир).

И на Луне есть Москва, или об удивительных местах

Есть на Луне удивительное место – одно из удивительных мест – Море Москвы. Когда была проведена специальная съемка, оказалось, что мантия здесь подходит очень близко к поверхности, и толщина коры крайне невелика. Индийский спутник «Чандраян-1», исследуя эту область, обнаружил там скопление минералов, похожих на рубины (как не провести аналогию с рубиновыми звездами на башнях Кремля). Стоит отметить, что название «Море Москвы» сделано своего рода не по правилам – не сочетается оно с другими наименованиями (Море дождей, Море ясности, Море спокойствия). Но поскольку СССР первым отснял эту область, он получил право назвать ее на свое усмотрение.

При составлении карт Луны необходимо использовать снимки, полученные при разных условиях освещения. В зависимости от освещенности один и тот же лунный участок может выглядеть совершенно по-разному. Создавая полную карту Луны, Ж. Родионова и ее коллеги использовали и фотоснимки, полученные в полнолуние, когда хорошо видны альбедные (альбедо — в физике и астрономии — величина, характеризующая отражательную способность какой-либо поверхности) характеристики поверхности, и снимки «Рейнджеров» 1964-1965 годов (американских аппаратов, которые падали на Луну и фотографировали ее поверхность с увеличенным разрешением). Как известно, в 1961 году президент Джон Кеннеди объявил целью №1, чтобы американец ступил на поверхность Луны. Поэтому основной задачей «Рейнджеров» было отснять ее поверхность для дальнейшего отбора мест, где можно было бы осуществить посадку космического корабля.

А сверху – толстый слой пыли?

Возможно ли осуществить посадку на Луну или нет – в этом были сомнения. В частности, в одном фантастическом произведении говорилось, что планета покрыта толстым слоем пыли, и космический аппарат может в ней увязнуть. Жанна Родионова вспомнила, как еще в 1961 году Сергей Королев собрал всех известных астрономов и задал им вопрос: какая же Луна – мягкая или твердая? Мнения расходились. Тогда, как рассказывают, Сергей Павлович выдернул из блокнота листок и написал на нем: «Луна твердая. Королев». Увы, он не дожил до того момента, когда аппарат «Луна-9» совершил мягкую посадку на Луну и передал замечательные фотоснимки нашего естественного спутника на Землю.

Знаменитая «лунная гонка»

Не секрет, что 60-е годы прошлого столетия были отмечены состязанием между СССР и США за первенство ступить на Луну. В 1969 году экипаж американского «Апполона-11» осуществил эту высадку: Армстронг и Олдрин побывали на поверхности, а третий астронавт, Коллинз, находился в космическом корабле на орбите. Во время первой экспедиции было собрано 22 кг лунной породы, а во время второй, на «Апполоне-12», уже 36 кг. Несмотря на очевидный успех американцев (хотя некоторые до сих пор этот факт еще оспаривают – «было – не было»), «лунная гонка» некоторое время еще продолжалась. Советской станции «Луна-16» удалось осуществить мягкую посадку на Луну и доставить на Землю 100 граммов лунной породы. Это, разумеется, несравнимо с десятками американских килограммов, однако также считалось существенным достижением, ведь операция была проделана в автоматическом режиме.

Следующие шаги в освоении Луны – запуск луноходов и новые лунные экспедиции Штатов. Это сегодня у нас наблюдается череда космических неудач с многочисленными падениями запускаемых аппаратов (Ж. Родионова видит две основные причины этого: первая – отсутствие связей между организациями отрасли, а вторая – смена поколений, когда возрастные специалисты уходят, а молодые еще не успели получить навыков). А тогда «Луноход-1» прилунился в районе Моря дождей и прошел 10,5 км. Было проделано много интересной работы, на Землю переданы панорамные снимки лунной поверхности. Любопытно, что небольшие кратеры вдоль траектории движения этого лунохода названы в честь людей, которые управляли им с Земли – мелкие кратеры на Луне вообще принято называть мужскими и женскими именами.
«Апполон-14» уже был снабжен тележкой, в которую погрузили более 40 кг лунного грунта. В свою очередь, «Апполон-17» обнаружил породы, которые имели древнее происхождение – 4,2 млрд. лет. Во многом это было возможно благодаря тому, что в состав экипажа астронавтов входил геолог Шмидт. На Луне побывало всего 12 человек, но это триумф всего человечества, считает Жанна Родионова.

Луна – технологический помощник

Лунные миссии США завершились в 1972 году (интересно, что благодаря ним мир получил и мощные компьютеры, и тефлон, и ряд других технологий, за счет чего запуски «Апполонов» как раз таки и окупились), однако советские станции продолжали летать на Луну. Станция «Луна-20» пробурила грунт на глубину 35 см и доставила его на Землю. В 1976 году станция «Луна-24» выполнила бурение грунта на глубине 2 метра. Породы эти изучались в Институте геохимии и аналитической химии имени Вернадского. Ученые обратили внимание, что лунная порода со временем не темнеет, и на основе этого создали методику предохранения металлов от коррозии. Если металл бомбардировать ионами (аналогично воздействию солнечного ветра), то он не будет сильно ржаветь.

Что касается американцев, то они решили перейти на автоматическое изучение Луны – ведь пилотируемые полеты дороги и небезопасны. Первый облегченный аппарат «Клементина» принес много новых знаний. В частности, базальтовыми лавами занято 30% видимой стороны Луны и всего 3% обратной. Также оказалось, что перепад высот на Луне почти такой же, как на Земле – порядка 20 км. Железо на нашем спутнике распределено неравномерно: на видимой стороне его много, на обратной – совсем мало.

Попасть в холодную ловушку

Сегодня усилия направлены на изучение южного полюса Луны. Есть здесь интересные участки – их называют «холодными ловушками». Солнечный свет в них не проникает никогда. Именно в этих участках обнаружен лед.
Сейчас вокруг Луны летает станция автоматическая межпланетная станция NASA – LRO. На ней размещен российский аппарат «Лэнд», который ищет воду. Одновременно с LRO был запущен аппарат LCROSS. Это отдельная история. Сначала в кратер Кабио сбросили отработавшую ступень космическую ступень «Кентавр». При падении этой двухтонной махины произошел выброс облака пыли и газа. LCROSS за 4 минуты отсканировал данное облако и отправил результаты на Землю. Это позволило установить, что в облаке содержалось много воды, то есть попадание произошло в область, где в большом количестве содержится лед.

Колонизируем спутник Земли, или лунные конкистадоры

На 2015 год намечена экспедиция «Луна-Глоб». Следом за ней к спутнику Земли отправится аппарат «Луна-Ресурс», а за ним планируется целая серия запусков средств для изучения Луны. По-видимому, в 2030-е годы на Луне будет создана постоянная обитаемая база. Наш спутник богат многими ресурсами, но самое важное – там есть гелий-3. На Земле этот изотоп практически не встречается. Его можно добыть из военных ядерных источников, но тоже в небольшом количестве. Американские ученые подсчитали, что даже дорогостоящая доставка этого изотопа впоследствии окупится. Он необходим для создания термоядерных реакторов. Пока эта реакция на Земле не достигнута – она требует разогрева плазмы до очень высоких температур. На сегодняшний день человечество делать этого не умеет. Но, возможно, лет через тридцать научится. По словам Ж. Родионовой, электростанции, использующие эту технологию, будут экологически чистыми и безопасными, а 30 тонн гелия-3 хватит, чтобы обеспечить энергией всех землян в течение года.

«Молодежь, вы еще увидите создание этой лунной базы, а некоторые из вас, может быть, и примут участие в освоении Луны. Это очень интересная перспектива», - резюмирует Жанна Родионова.

Все непросто

Активные исследования Луны ведут сегодня наши извечные космические (и не только) конкуренты-партнеры американцы. Сейчас на орбите находится их новый аппарат «Лэди», который исследует пыль и внешнее пространство Луны. Был у них и план «Созвездие», в рамках которого они готовили новую ракету для пилотируемого полета на Луну. Однако, когда они ее создали, оказалось, что у нее очень сильная вибрация, и чтобы ее доработать, нужны огромные средства, которые Штаты сегодня тратить не готовы. К исследованиям Луны активно подключаются Южная Корея и Япония. Их интерес понятен – на спутнике Земли возможна добыча полезных ископаемых. Кроме того, Луну собираются использовать как базу для взлета к Марсу и другим планетам. Сила тяготения там в 6 раз меньше, чем на Земле. Соответственно и расход топлива будет значительно ниже.

Однако все непросто: есть проблемы, которые на пути освоения Луны человечеству еще предстоит решить. Это и микрометеоритная бомбардировка, и сильный перепад температур, и высокая радиация.

И напоследок – о происхождении Луны. Однозначной версии на этот счет нет. Американские ученые, например, придерживаются теории, что некое тело ударило в Землю и выбило часть материала, который потом превратился в Луну. Недавно появилась новая теория о том, что Луна могла быть спутником Венеры (раньше считалось, что спутником Венеры мог быть Меркурий, который ее затормозил и изменил направление ее вращения в другую сторону). Российские ученые в большинстве своем – сторонники теории одновременного происхождения Луны и Земли.