Что помогли узнать о Луне космические аппараты?

В сказках герои легко отправляются к Луне: то ветер кого-то туда занесёт, то по лунным серебряным дорожкам сказочные персонажи добираются до неё. А как же в реальной жизни попасть на Луну?.. Далеко ли она?.. А сколько туда лететь и на чём?.. Попробуем ответить на эти и не только вопросы в ходе нашего урока.

Итак, чтобы добраться до Луны, надо преодолеть около 400 000 километров. Пешком по прямой мы бы с вами непрерывно шли в течение 9 лет. На автомобиле получилось бы быстрее – примерно 160 дней со средней скоростью 100 км/ч. Если в качестве транспорта выбрать современный самолёт, скорость которого примерно равна 900 км/ч, то мы бы долетели до Луны примерно за 18 дней.

Ну а некоторые современные космические ракеты при благоприятных условиях позволяют преодолеть это расстояние всего за 9 часов (хотя в среднем на это уходит три дня). И это при том, что космический корабль летит по более сложному пути, потому что его притягивают к себе Земля, Луна и Солнце. И чтобы корабль не промахнулся и долетел до Луны, учёные выполняют сложные математические расчёты, иначе корабль может и не попасть на Луну.

Так, например, случилось с первой советской межпланетной станцией «Луна-1», которая стартовала с космодрома «Байконур» 2 января 1959 года. Из-за ошибки в расчётах, не учитывающей время прохождения сигнала от Земли до АМС, не позволила аппарату выполнить необходимый манёвр точно в срок. В результате «Луна-1» прошла мимо цели и стала первым искусственным спутником Солнца.

Вообще же, рассвет эпохи изучения Луны космическими аппаратами приходится на начало космической эры. Как только люди смогли запустить на орбиту Земли первые спутники, все их взоры приковала наша спутница. Особенно в этом преуспели две страны – СССР и США. Почти 18 лет продолжалась «лунная гонка» между этими странами с попеременным успехом.

Так, например, 12 сентября 1959 года с космодрома Байконур стартовала ракета с автоматической межпланетной станцией «Луна-2». На её борту были помещены три символических вымпела: два в автоматическом межпланетном аппарате и один – в последней ступени ракеты с надписью «СССР сентябрь 1959». Через два дня «Луна-2» врезалась в поверхность Луны восточнее «Моря Ясности. А находящийся внутри «Луны-2» металлический шар при ударе о лунную поверхность разлетелся на десятки вымпелов.

В октябре 1959 года (то есть буквально через месяц после «попадания» в Луну) был запущен космический аппарат «Луна-3», практически целиком состоявший из аппаратуры для фотографии, проявки и сканирования прямо на борту. Через трое суток после старта аппарат впервые в истории прошёл над темной стороной Луны. Даже несмотря на то, что из 29 сделанных снимков сделанных снимков удалось принять всего 17 – это был колоссальный успех.

Американцам же в упражнении «стрельба в сторону Луны» не везло. С 1959 по 1962 годы специалисты НАСА шесть раз терпели неудачи при попытках «забросить» собственные межпланетные станции на поверхность спутника Земли.

Первая в мире мягкая посадка на поверхность Луны состоялась в январе 1966 года. Это удалось сделать советской автоматической лунной станции «Луна-9». Выполнив первое в мире «прилунение», станция «Луна-9» развернулась в рабочее положение и провела девять сеансов связи, передав на Землю три круговые панорамы лунной поверхности. С её помощью учёные получили информацию о свойствах лунного грунта и о космическом излучении на Луне, что стало ценнейшим материалом для разработчиков пилотируемых лунных программ.

Кстати, с первым в мире прилунением связан забавный случай. Дело в том, что учёные – ни советские, ни американские, не знали параметров грунта на Луне (мягкий он или твёрдый). Ведь если бы грунт оказался мягким, то станция могла просто утонуть в нём. Тогда гений советского ракетостроения Сергей Павлович Королёв рискнул и от руки написал справку, фактически подарившую Советскому Союзу Луну: «Посадку лунного корабля следует рассчитывать на достаточно твёрдый грунт типа пемзы».

В течение двух лет советские и американские учёные и инженеры отправляли к нашей соседки десятки аппаратов для изучения её свойств. Всё это было необходимо для первых пилотируемых полётов к Луне. И больше в этом преуспели американцы.

21 декабря 1968 года космический корабль «Аполлон-8» с астронавтами Фрэнком Борманом, Джеймсом Ловеллом и Уильямом Андерсом отправился к Луне. Менее чем через трое суток корабль вышел на окололунную орбиту и оставался на ней более двадцати часов, сделав 10 витков вокруг Луны.

Полёт ознаменовал начало новой эры в исследованиях космоса и в истории человечества. В ходе него люди впервые покинули околоземное пространство и увидели свою планету целиком издалека, впервые покинули гравитационное поле Земли и оказались в гравитационном поле её спутника, впервые собственными глазами увидели обратную сторону Луны и восход Земли над лунным горизонтом, а также впервые фотографировали поверхность Луны с близкого расстояния.

А 16 июля 196) года стартовал космический корабль «Аполлон-11» с тремя астронавтами на борту: командиром Нилом Армстронгом, пилотом командного модуля Майклом Коллинзом и пилотом лунного модуля Эдвином Олдрином.

Через четыре дня командир экипажа Нил Армстронг и пилот Базз Олдрин на лунном модуле «Орёл» мягко прилунились в юго-западном районе Моря Спокойствия.

21 июля в 02:56:15 UTC держась правой рукой за лестницу, Армстронг левой ногой ступил на лунную поверхность и произнёс: «Это один маленький шаг для человека, но гигантский скачок для всего человечества».

Через 15 минут после того, как Армстронг сделал первый шаг на Луне, из кабины начал спускаться и Олдрин. Спрыгнув вниз, он осмотрелся, держась за лестницу, и сказал: «Красивый вид! Великолепная пустыня!»

В общей сложности астронавты пробыли на 21 ч 36 мин 21 с. За это время они установили в месте посадки флаг США, разместили комплект научных приборов и собрали 21,55 кг образцов лунного грунта, которые были доставлены на Землю.

24 июля 1969 года астронавты благополучно вернулись на Землю.

Всего же за три года (с 1969 по 1972 годы) астронавты НАСА шесть раз высаживались на Луну. Шестая и последняя (на начало 2024 года) высадка людей на Луну состоялась в декабре 1972 года.

За это время Советский союз смог запустить к Луне межпланетную станцию «Луна-16», которая стала первым автоматическим аппаратом, доставившим внеземное вещество на Землю.

Затем последовала «Луна-17», которая доставила на поверхность Луны первый в мире луноход – «Луноход-1». Он стал первым в мире планетоходом, который смог успешно работать на поверхности другого небесного тела.

А в 1976 году состоялась последняя миссия Советского союза к Луне – «Луна-24». В ходе мисси на Землю доставлена колонка лунного грунта длиной около 160 сантиметров и весом 170 граммов. В результате анализа результатов этого полёта было впервые получено убедительное доказательство наличия на Луне воды – значительно раньше, чем в ходе американских аналогичных проектов. Это был фантастический прорыв. Ведь в то время не было таких компьютерных технологий, как сейчас. И управлять техникой на расстоянии 400 000 километров было невероятно трудно.

Но что же дали людям эти полёты к Луне? Во-первых, это гордость самих за себя. А во-вторых, мы получили огромные знания о нашем спутнике и его вероятного происхождения. Например, детальный анализ лунного грунта показал, что он очень близок базальтовым породам Земли (то есть тем породам, которые образуются в результате вулканических извержений). Образцы лунного грунта, доставленные многочисленными миссиями, учёные изучают и по сей день.

Кроме этого, астронавтами на поверхность Луны были доставлены сейсмографы – специальные приборы для измерения и регистрации колебаний в толще планеты. Они показали, что на Луне очень часто происходят лунотрясения (подобные землетрясениям на Земле) – до трёх тысяч в год.

Их изучение позволило учёным уточнить внутреннее строение нашего спутника. Так, под слоем реголита располагается кора, толщина которой колеблется от 60 километров (на видимой стороне) до 100 – на обратной. Под корой находится мантия, толщина которой достигает 1000 километров.

Зона глубже 1600 километров напоминает земную мантию и имеет температуру около 1500 ºС градусов. А в центре Луны располагается жидкое – внешнее ядро, и твёрдое – внутреннее ядро.

Также астронавтами НАСА на Луну были доставлены специальные зеркала – уголковые отражатели. Их до сих пор используют астрономы для определения расстояния до Луны. Направив с Земли лазерный луч так, чтобы он попал в такой отражатель, находящийся на Луне, и вернулся обратно, очень точно рассчитывают расстояние до Луны – с точностью до трёх сантиметров.

В XXI веке интерес к Луне проснулся вновь. Его уже окрестили второй лунной гонкой. Помимо основных космических держав – Китая, России и США, в ней участвуют и другие страны – Индия, Япония, Европейский союз, Израиль и другие.

Так, например, ещё в 2013 году Китай смог осуществить первую в истории китайской космонавтики (и первую за 37 лет, после советской АМС «Луна-24») мягкую посадку своей автоматической межпланетной станций «Чанъэ-3».

В месте с ней на Луну был доставлен и первый китайский луноход «Юйту» – первый за 40 с лишним лет планетоход, работавший на Луне с момента завершения деятельности советского «Лунохода-2». А в 2025 году США планирую «вернуть» человека на Луну в рамках программы «Артемида».

Но для некоторых стран начало гонки было неудачным. Так, безуспешно попытались реализовать первую мягкую посадку на спутник Израиль («Бе-решит»), Индия («Викрам»), Япония («Омотэнаси») и Россия («Луна-25»). Однако все эти страны готовят повторные попытки (первой из них удачи добилась Индия, в 2023 году).

Цель этих миссий (по оценке Российской академии наук и Роскосмоса) – разведка и закрепление за собой удобных лунных плацдармов для обеспечения будущих возможностей их практического использования (в том числе, добыча полезных ископаемых и перевалочная станция для будущих межпланетных перелётов).

Скоро мы будем свидетелями новых полётов к нашей космической соседке, а возможно, кто-то из вас станет участником этих событий.