Знание-сила

Знание-сила научно-популярный журнал

iiene     
Он-лайн ТВ Знание - Сила РФ Проекты Фотогалереи Лекторий ЗС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 





СВЕЖИЙ НОМЕР


Органические молекулы в космосе
 
 

Возвращение на Луну


Российская лунная станция "Луна-25"

 

О российской программе изучения и освоения Луны в беседе с нашим корреспондентом рассказал научный руководитель Института космических исследований (ИКИ) РАН академик Лев Матвеевич Зеленый.

 

— Лев Матвеевич, вы неоднократно подчеркивали, что России надо возвращаться на Луну. И американцы ее исследуют уже много лет, и японцы, и китайцы уже запустили несколько аппаратов, и даже индусы. Исследования идут, добываются новые интересные результаты. А у России — пока только наши приборы работают на зарубежных спутниках.

— Какие конкретно приборы вы имеете в виду?

— Нейтронный спектрометр для поиска воды, который сделали сотрудники Института космических исследований.

— Да, он работает на лунной орбите в составе американского зонда LRO («Lunar Reconnaissance Orbiter») уже довольно давно и, на мой взгляд, очень успешно.

— Так почему же нам надо возвращаться на Луну?

— Вы правильно заметили, что сейчас началась очень активная азиатская «лунная гонка». На днях у нас в Институте была делегация из Южной Кореи: и они тоже уже хотят лететь на Луну. В 2007—2009 годах на окололунной орбите работал японский аппарат «Кагуя», примерно в то же время начались китайские миссии, работал первый индийский «Чандраян». Пока что эти миссии повторяют какие- то этапы исследований 1970‑х и даже 1960‑х годов, как советские, так и американские, и, тем не менее, все эти страны очень быстро набирают опыт проведения подобных экспериментов. Китай совсем скоро собирается отправить на Луну очень мощный аппарат, который обеспечит доставку на землю лунного грунта, так, как это делалось в СССР в 1970‑е годы. Так что китайская программа очень быстро «набирает обороты».

Нашу программу мы основываем на двух принципах. Первый, чисто научный, связан с исследованиями распределения лунной воды — конечно, замерзшей — под ее поверхностью. В прессе часто пишут, но это уже в какой- то степени просто научный пиар, что эксперимент по поиску воды на Луне впервые успешно провели на первом индийском аппарате «Чандраян». Это не совсем точно — были и более ранние эксперименты в конце 1990‑х — начале 2000‑х годов, но первые достаточно подробные карты распределения пятен лунной «вечной мерзлоты» были построены все- таки российским прибором ЛЕНД, изготовленном в ИКИ и стоящем на американском аппарате LRO, которые, кстати, вполне успешно работают до сих пор. В ходе этих исследований построены довольно детальные карты распределения под поверхностью запасов водяного льда: конечно, это не подповерхностные «озера», как в Антарктиде. Областей «вечной мерзлоты» не очень много и все они находятся в районе лунных полюсов. Все это, конечно, чрезвычайно интересно. Возникает главный вопрос — откуда взялась эта вода? Есть пять или шесть моделей, как она образуется. Это может быть химическая реакция частиц солнечного ветра, то есть протонов, с кислородом в минералах лунного грунта. Вторая модель — эта вода поступает из недр Луны.

— Откуда же она там взялась?

— Это связано с одной из моделей образования Луны. Но мне и моим коллегам более многообещающим кажется кометное происхождение лунной воды, третья модель. На Землю воду в заметной степени тоже принесли кометы. Когда наша планета формировалась, воды на ней не было, и Земля была расплавленным огненным шаром. Постепенно кометы, которых тогда было очень много, — а кометы, это, в основном, водяной лед, — бомбардировали Землю и принесли за миллионы лет довольно значительную часть воды. После исследований кометы Чурюмова-Герасименко начался спор — насколько велика эта «кометная» часть.

С Луной сталкивались такие же кометы. Когда это происходило в экваториальных областях, то вода быстро испарялась, на Луне ведь нет атмосферы. Но в полярных областях нет такой солнечной засветки и под неким теплоизолирующим слоем лунного грунта, который называется реголит, могли эти запасы воды могли сохраниться. Такое происходит и у нас весной, когда снег тает, но под поверхностью, присыпанный песком, лед лежит еще очень долго.

Так вот, если источник лунной воды — действительно кометы, то сразу начинается полет научной фантазии: кометы считаются переносчиками не только воды, но и разнообразных органических веществ. В рамках теории панспермии считается, что кометы даже разносят «споры жизни», но это пока только интересное предположение. Так что если «кометная модель» верна, то на Луне все это «богатство» лежит, как в вечном холодильнике, и миллиарды лет ждет нашего анализа.

При этом нам не надо «гоняться» за кометами, как это делают в современных миссиях по исследованию комет: в нашем проекте ВЕГА или в миссии «Розетта», в рамках которой спускаемый аппарат PHILAE спустился с космического зонда на поверхность кометы Чурюмова-Герасименко. У этого аппарата просто великие результаты, обнаружено очень много органических молекул. Но они «ловили» комету и только одну. А на Луне мы можем добыть и проанализировать вещество разных комет, в некотором смысле усредненное. Это очень достойная задача.

В начале этих исследований лунной «вечной мерзлоты» мы в Институте космических исследований разработали такой сценарий миссии: вот Солнце, вот кратер, куда свет не попадает. Под поверхностью кратера находятся включения водяного льда. Мы хотим получить образцы этого вещества, но сесть и тем более работать в кратере — дело слишком сложное, там темно, нет солнечной энергии, чтобы обеспечить работу космического аппарата. Поэтому придумали другую схему: основной аппарат садится где- то на склоне кратера и спускает маленький аппарат, даже не луноход, а небольшой зонд, который «прыгает» внутрь кратера и там с помощью маленькой буровой установки извлекает образцы льда.

Конечно, это очень сложная и дорогостоящая схема, и она, наверное, осталась бы на бумаге. Но что случилось дальше? Как обычно, новые результаты проводимых экспериментов позволяют взглянуть на проблему под другим углом. Российский прибор LEND для изучения нейтронных потоков, стоящий на американском аппарате LRO, о котором мы уже упоминали, в отличие от подобных предыдущих экспериментов, оснащен коллиматором, благодаря которому прибор приобрел очень хорошее пространственное разрешение. В итоге оказалось, что области с повышенным содержанием водяного льда существуют не только внутри кратеров, постоянно затененных областей, куда очень трудно посадить космический аппарат, но иногда — хоть и не очень часто — но рядом, на освещенных склонах кратеров и даже вдали от них. А значит, возможна экспедиция с гораздо более простым сценарием, которая не требует таких сложных технических решений.

Вторая цель, которую мы хотим достичь в наших миссиях на Луну, отвечает девизу: «Луна — седьмой континент Земли», и значит рано или поздно должна быть освоена так же, как остальные 6 земных континентов.

Вообще говоря, роль Луны в происхождении земной жизни очень трудно переоценить...

— Есть гипотеза, что без Луны жизнь бы у нас просто не зародилась.

— Да, как раз об этом я хочу сказать. Это опять- таки связано с моделями образования Луны. Например, в той модели, которая называется моделью мега-импакта, при столкновении Земли с огромной (типа Марса) протопланетой, вещество, выбитое из Земли после столкновения, смешавшись с веществом этой протопланеты, сформировало Луну. Наш спутник вначале был очень близко, так что приливы были очень сильными, в сотни метров высотой. Суша с океаном постоянно перемешивались, и это создавало такой знаменитый «питательный бульон», в котором, по мнению многих специалистов, и могла зародиться жизнь. Потом орбитальное движение Луны постепенно тормозилось, и она удалялась от Земли, что, в общем, хотя и медленно, происходит и сейчас. Луна при этом серьезно влияла на вращение Земли, стабилизируя его ось.

Потом, Луна в каком-то смысле исключение, потому что ни у одной планеты Солнечной системы нет такого крупного (сравнительно с самой планетой) спутника. Человечество, в любом случае, так или иначе, будет использовать Луну, прежде всего, станции на Луне, и я сейчас хочу немного рассказать об этом.

Важно, конечно, то, что на Луне есть некий дополнительный ресурс — вода. Даже очень небольшое относительное содержание воды в грунте сразу дает «новое качество». Если строить в будущем какие- то базы или поселения, то это надо делать именно в таких районах.

На Луне, — хотя это, конечно, пока больше мечты, — очень важно было бы разместить лунную международную астрофизическую обсерваторию. Такую концепцию мы уже несколько лет разрабатываем вместе с РКК «Энергия» и коллегами из институтов РАН.

На нашем спутнике идеальные условия для очень многих видов измерений. Например: вот мы говорим здесь про космическую радиацию, На самой Земле мы ее реально изучать не можем — нас (и слава богу) экранируют от нее земное магнитное поле и достаточно плотная атмосфера. На Луне нет ни атмосферы, ни магнитного поля, отклоняющего космические частицы, поэтому там удобно поставить приборы для измерения потоков энергичных частиц, это обычно довольно массивные установки. То же верно и для рентгеновской и гамма- астрономии — которые фактически и возникли, когда начались заатмо­сферные — сначала ракетные, — а потом и спутниковые измерения.

 Даже радиоастрономией лучше заниматься на Луне. Да, ионосфера пропускает к Земле радиоволны в определенном диапазоне их длин, но тонкие измерения невозможны из- за помех, создаваемых радиостанциями, телевизионными передатчиками, мобильной связью и даже уоки-токи. Земля сейчас окружена как «космическим мусором» — это остатки спутников, — так и радиомусором, создаваемым всеми этими источниками. Да и оптическая астрономия выиграет: на Луне нет облаков, можно сказать что там идеальный астроклимат, правда, есть знаменитая лунная пыль, но есть и способы защитить телескопы от пыли. То есть, создание международной научной обсерватории будет более чем оправдано. Но это, конечно, вопрос десятилетий.

Если Марс мы исследуем вместе с Европейским космическим агент­ством (ЕКА) и тон здесь задают все- таки наши европейские коллеги, то лунная программа — Russia-led mission. Но, кстати, ЕКА в ней тоже довольно активно участвует. Я отмечу в следующем интервью буровую установку на ровере «ЭкзоМарса». Для лунного аппарата «Луна‑27» европейские коллеги делают похожую установку. Она будет отличаться, потому что условия неодинаковые, но идея такая же. На «Луне-25», первом посадочном аппарате новой лунной программы, такой установки, к сожалению, не будет. «Луна‑25» — мы решили для начала ограничиться более простой конструкцией. Следующий аппарат «Луна‑26» — орбитальный. «Луна‑27» — уже более масштабная посадочная миссия с бурильной установкой. Затем последует проект «Луна‑28», в котором мы надеемся взять образы грунта из полярных областей и доставить на Землю для детальнейшего анализа в земных лабораториях.

При этом мы ни в коем случае не повторяем то, что сделали наши предшественники в 1970‑е годы. Полярный грунт, как мы думаем, должен содержать летучие вещества, например, водяной лед, может быть, какие- то органические молекулы, и извлечь их и доставить в сохранности на Землю гораздо труднее. Сейчас разрабатывается технология так называемого криогенного бурения. Обычное бурение связано с нагревом: все, наверное, сверлили дрелью бетонную стену и знают, как раскаляется сверло. То же самое происходит и здесь. Любое бурение нагревает грунт, а на Луне вакуум, и любое летучее вещество мгновенно испарится. Поэтому мы придумываем очень хитрые системы, чтобы взять не просто «песок», а грунт со всеми летучими включениями, которые могут легко испариться. Это куда более трудная задача, но мы ее сейчас пытаемся решить.

 Я не буду рассказывать про каждый прибор, стоящий на этих аппаратах — их очень много. Специалисты нашего института и других институтов Академии наук разработали целый комплекс научных приборов, которые будут исследовать Луну. На орбитальном аппарате будут радары, чтобы изучать свойства поверхности на большой глубине, приборы для исследования солнечного ветра и электромагнитных колебаний. На посадочных аппаратах будут изучаться, в частности, лунная пыль и электрические поля, которые возникают из- за зарядки поверхности Луны ультрафиолетовым излучением Солнца и ударами частиц солнечного ветра. Естественно, будут и оптические камеры, стереокамеры, приборы для исследования микрометеоритов и распределения водяного льда под поверхностью.

— «Луна25» предполагает посадку в зоне, близкой к полюсу?

— Да. Это не совсем полюс, потому что на полюс очень трудно сесть и там плохие условия видимости Земли, это область высоких широт. Нам нужен район, где по данным нейтронного зондирования, проведенного предыдущими аппаратами, возможны залежи водяного льда. Другие необходимые условия: должно достаточно часто быть видно Солнце, чтобы заряжались батареи, и Земля, чтобы получать информацию и контролировать работу аппарата. Сама область должна быть интересна с геологической точки зрения и, конечно, должен быть достаточно простой рельеф, чтобы посадка прошла успешно. Наконец, данные дистанционных наблюдений должны указывать на наличие возможных следов чего- то интересного под поверхностью. Таких областей не очень много.

— Скажите, а луноход на «Луне25» будет?

— Луноходов пока, на первом этапе программы, не будет.

— Значит, зонд будет проводить исследования в окрестности одного места?

— Да. Мы, конечно, думаем о лунном ровере, но вряд ли это получится в ближайшие десять лет. У нас, к сожалению, технология производства луноходов утрачена. Советская промышленность создала тогда потрясающие, даже сейчас надежные машины. Было изготовлено тогда три летных аппарата: два прекрасно отработали на Луне и дали отличные результаты. Третья машина, изготовленная с учетом опыта первых двух, была еще более мощной и совершенной, но товарищ Брежнев тогда заявил: все, хватит тратить деньги, американцы на Луне уже побывали, что нам за ними сейчас гоняться, будем строить орбитальные станции. Так что третий луноход сейчас стоит в музее.

Это было давно, еще в 70‑е годы. Сейчас начинать сначала будет трудно, денег не хватает, поэтому мы объединили усилия с европейцами. Они для Луны и для Марса делают роверы. Американцы тоже делают планетоходы, прекрасный тяжелый марсоход «Кьюриосити» работает сейчас на Марсе, но у них самодостаточная программа, мы с ними можем только обмениваться приборами (там стоит российский прибор ДАН) и научными данными.

— Есть ли задачи для человека на Луне?

— Я в основном говорил про автоматические миссии, но на самом деле ответ на ваш вопрос —да, есть. Если человек сможет снова оказаться на Луне, а я имею в виду российскую пилотируемую программу, это будет серьезным достижением. Наша лунная программа ставит такую задачу на довольно дальний срок, на вторую половину или даже конец 2020‑х годов. Скорее всего, те задачи, о которых я говорил, будут решены автоматическими средствами, хотя, конечно, человек смог бы сделать многое гораздо легче. Скажем, взять образцы грунта. Мы пытаемся создать какие- то очень сложные устройства, а космонавты лопатой смогли бы накопать грунт и загрузить в контейнер. Между прочим, мы как раз и изобретаем механическое устройство, имитирующее копание космонавтом…

На Луне можно разворачивать большие установки, сложные и дорогие приборы без особых ограничений на пространственные размеры конструкции. На орбите установку в сто метров не создадите. На Луне это можно сделать, в том числе постепенно наращивая размеры. Для таких работ как раз нужны космонавты — создать многофункциональную научную обсерваторию, пригодную для выполнения разных задач. Я об этом уже говорил выше. Кроме того, любая техника ломается, портится, и нужно сервисное обслуживание, так же, как для мотоцикла или стиральной машины. Раз в несколько лет мастер ее должен посмотреть. Но все- таки человеку на Луне постоянно находиться, в общем- то, особо незачем. По крайней мере, я сейчас таких задач не вижу. А в таком вахтовом режиме для человека занятия найдутся.

В любом случае, полеты человека на Луну — это опасное путешествие, очень опасна космическая радиация — высокоэергичные заряженные частицы космических лучей, как солнечных, так и галактических. Солнечные вспышки мы пока только учимся предсказывать (кстати, здесь дело идет неплохо), а потоки частиц, что приходят из других областей нашей Галактики (а иногда и из других галактик), мы вообще предсказать не можем. Знаем только, что в периоды активного Солнца их у Земли становится существенно меньше.

Поэтому, находясь на поверхности Луны, всегда придется быть настороже. Но в убежищах под лунной поверхностью можно жить в безопасности. Полтора- два метра лунного грунта полностью защищают от радиации. А если эта база находится в том месте, где есть подповерхностная вода, сразу возникают особые возможности, потому что не надо воду привозить с Земли. Кроме того, вода разлагается на кислород и водород: кислород необходим для дыхания. А водород — прекрасное топливо для ракет. Такая лунная база может стать плацдармом для дальнейших космических полетов, в том числе, и к моему любимому Марсу. Вот об таких базах мечтают специалисты НПО имени С. А. Лавочкина. Да и во всех «космических державах» думают о подобных лунных «деревнях». Конечно, такая база будет в перспективе международной, но все равно у любой, даже международной базы, есть главный хозяин, и хочется, чтобы им была Россия.

Между программами исследования Луны и Марса противоречия нет. Лунная программа — этап к программе полета на Марс. Все сложные технологии мы должны отработать на Луне. До Луны лететь три дня, до Марса — 11 месяцев. И пока мы не научимся летать на Луну, не подвергая человека риску лучевой болезни и другим серьезнейшим заболеваниям, говорить о пилотируемом полете на Марс просто несерьезно. Так что, как ни грустно, грандиозные марсианские планы Илона Маска еще очень долго будут оставаться красивыми мечтами.

Беседу вел Игорь Харичев

ЗС 04/2018

Номера журнала

 

Читать номера on-line

 

вернуться


Карта сайта | Контактная информация | Условия перепечатки | Условия размещения рекламы

«Сайт журнала «Знание-сила»» Свидетельство о регистрации электронного СМИ ЭЛ №ФС77-38764 от 29.01.2010 г. выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор)
© АНО «Редакция журнала «Знание-сила» 2012 год

По техническим вопросам функционирования сайта обращайтесь к администратору

При поддержке медицинского портала ОкейДок


Rambler's Top100
av-source