Станислав Петрунин - Советско-французское сотрудничество в космосе
Созданный прибор сначала проверяли на Земле: в термо- и барокамерах, имитирующих лунные условия. Однако главное испытание ждало прибор впереди — на Луне. В 1969 г. изготовленный во Франции уголковый лазерный отражатель КНЕС направил в СССР для установки на советском самоходном аппарате «Луноход», который должна была доставить на Луну автоматическая станция «Луна-17» в ноябре 1970 г. Советские специалисты снабдили отражатель крышкой для зашиты от пыли во время посадки на Луну и обеспечили его ориентацию на Землю.
В 1970 г. к моменту доставки на Луну первого лазерного отражателя в Советском Союзе и во Франции подготовили к наблюдениям комплексы наземной лазерно-локационной аппаратуры. В СССР такая аппаратура установлена на 2,6-метровом телескопе Крымской астрофизической обсерватории АН СССР. Во Франции наблюдательный пункт был организован в обсерватории Пик-дю-Миди с использованием телескопа диаметром 1,02 м. В первую же лунную ночь после посадки «Луны-17» советская и французская группы исследователей провели успешные сеансы лазерной локации с помощью отражателя «Лунохода-1».
На совещании в Тбилиси (в сентябре 1972 г.) советские и французские специалисты, подтвердив свою заинтересованность в продолжении лазерных локаций Луны, приняли решение повторить в рамках сотрудничества двух стран эксперимент с уголковым отражателем. Прибор был включен в состав научной аппаратуры «Лунохода-2», доставленного на поверхность естественного спутника Земли советской автоматической станцией «Луна-21» 16 января 1972 г.
Какую же новую информацию могут получить ученые, используя лазерный отражатель? Благодаря его свойствам посланный из обсерватории луч можно поймать через некоторое время аппаратурой той же обсерватории. По времени, прошедшем между посылкой и приемом светового луча, можно определить расстояние от источника света до отражателя, в данном случае — от обсерватории до «Лунохода». Это позволяет с большой точностью рассчитать расстояние от Земли до Луны, судить о движениях земных материков и проводить другие исследования.
В СССР лазерная локация успешно проводится в Крымской обсерватории, французские специалисты работают в обсерватории Пик-дю-Миди. Однако уголковый отражатель может быть использован и другими станциями наблюдения, которые имеют соответствующую аппаратуру. В частности, с помощью отражателя, установленного на «Луноходе-2», успешную локацию Луны осуществили французские и американские ученые с обсерватории Мак-Дональд в США. В свою очередь, советские станции работали с лазерным отражателем «Аполлона-15».
Следует упомянуть также и о другой форме советско-французского сотрудничества в изучении Луны. По просьбе ученых Франции им были переданы образцы лунного грунта, доставленного на Землю советскими автоматическими станциями «Луна-16 и -20». В анализе лунных образцов участвуют девять французских лабораторий. Большое количество информации получено о типе материалов, структуре, химическом составе, возрасте и твердости лунного грунта, о влиянии на него солнечного ветра. Проводились фотометрические и поляриметрические исследования образцов в различных спектральных диапазонах и при различных условиях их освещенности и наблюдения.
Образцы подвергались также анализу в поляризованном свете на электронном микроскопе и просвечиванию рентгеновскими лучами. Осуществлялся масс-спектрометрический анализ, в том числе для определения содержания калия, рубидия, стронция, бария и редкоземельных элементов. Измерение позволило ученым определить возраст твердых лунных пород (время их затвердевания). Так, для образцов «Луны-16» этот возраст определен приблизительно в 3,4 109 лет, а для образцов «Луна-20» — несколько больше. Работы по анализу лунного грунта продолжаются и сейчас.
Исследование планет и межпланетного пространства. Самым распространенным химическим элементом в верхней атмосфере планет является водород. Образующийся в результате диссоциации (распада молекул воды под действием солнечного ультрафиолетового излучения) водород, как самый легкий газ, на больших высотах становится самым обильным, и верхние атмосферы всех планет состоят практически из чистого атомарного водорода. Поэтому для исследования планет широко используются методы ультрафиолетовой астрономия, так как именно в ультрафиолетовом диапазоне легко проявляются наиболее интенсивные спектральные линии излучения атомарного водорода (серии Лаймана) и самая яркая из них — Lα — с длиной волны 121,6 нм.
Именно это обстоятельство использовали советские и французские специалисты, подготавливая космические эксперименты по изучению планет Марс и Венера. Первые такие советско-французские исследования (планеты Марс) проводились в 1973 г. с помощью аппаратуры автоматических межпланетных станций «Марс-5 и -7». В эксперименте «УФС» использовался прибор, принцип действия которого основан на методике, предложенной ранее французскими учеными для регистрации излучения атмосферного атомарного натрия.
Эксперимент, проведенный с помощью станций «Марс-5 и -7», позволил определить температуру верхней атмосферы Марса, которая оказалась равной 330 ± 40 К, а также получить высотное распределение концентрации атомарного водорода в окрестностях планеты. Было найдено, например, что на высоте 250 км (граница экзосферы) от поверхности Марса концентрация атомарного водорода составляет 3 103 см–3.
Кроме результатов, непосредственно связанных с исследованиями Марса, получены интересные данные о межпланетной среде на трассе полета автоматических станций «Марс». Было впервые найдено, что кинетическая температура нейтральной компоненты межпланетной среды составляет Т = 9500 ± 3500 К, а скорость движения Солнца относительно межзвездной среды равняется 17 ± 4 км/с.
Также впервые в результате прямых измерений было подтверждено, что кинетическая температура газа из нейтральных атомов намного выше, чем она должна была быть только за счет диффузного солнечного излучения в линии Lα.
На станциях «Венера-9 и -10», запущенных в июне 1975 г., были установлены точно такие же приборы. Помимо предыдущей задачи — определить температуру верхней атмосферы планеты — планировалось найти содержание водорода и дейтерия в этой части атмосферы. Экспериментальные данные показали, что температура атмосферы Венеры на высоте 500 км составляет 450 К, а содержание дейтерия в атмосфере планеты не превышает нескольких долей процента.
Совместные исследования межпланетного пространства в ультрафиолетовой области спектра были продолжены на советских высокоапогейных спутниках «Прогноз-5 и -6». Ультрафиолетовый фотометр МПГ, созданный советскими и французскими учеными, имеет четыре канала, три из которых располагаются перпендикулярно оси вращения спутника, направленной на Солнце. Этот прибор предназначен для исследования ультрафиолетового излучения водорода (длина волны 1216 Å), нейтрального (584 Å) и однократно ионизованного (304 Å) гелия. При вращении спутника были получены картины неба во всех этих трех линиях.
В рамках советско-французского сотрудничества с помощью аппаратуры «Марс-5» проводились исследования по оптической фотометрии и поляриметрии Марса. На борту автоматической межпланетной станции были установлены два фотоэлектрических поляриметра (прибор «ВПМ»), которые позволили провести несколько серий измерений поверхности планет. Полученные данные сравнивались с результатами анализа минералов в лабораторных условиях. Была подтверждена пылевая природа вещества поверхности Марса, однако некоторые аномалии, обнаруженные для отдельных областей Марса, указывают и на возможное существование скоплений глыб горных пород на поверхности планеты. Результаты поляриметрических исследований приводят к заключению, что наряду с пылевыми облаками в атмосфере Марса возможны облачные формообразования из кристалликов льда. Ученые СССР и Франции продолжают изучение полученных данных.
Наблюдения искусственных спутников Земли. Появление искусственных спутников на орбите вокруг Земли и их наблюдения послужили толчком к развитию новых разделов наук о Земле. Наблюдая движения спутников на орбите, можно судить о плотности среды, в которой движется спутник. С другой стороны, что еще более важно, спутник может быть использован в качестве своеобразного визира для целей геодезии. Наличие такого визира, достаточно удаленного от поверхности Земли, позволяет с помощью одновременных его наблюдений из разных точек определять точное расстояние между этими точками. Проведение таких работ стало целью и содержанием космической геодезии.
Советско-французское сотрудничество по этому направлению началось сразу же после запуска первого советского спутника в 1957 г. Оно особенно интенсифицировалось после принятия межправительственного соглашения 1966 г. о советско-французском сотрудничестве в области космоса.
