Земля – космос – Луна - Самарий Наумович Минчин
РОЛЬ И ВОЗМОЖНОСТИ АВТОМАТИЧЕСКИХ СТАНЦИИ И ОБИТАЕМЫХ БАЗ В ИЗУЧЕНИИ И ОСВОЕНИИ ЛУНЫ
При решении указанных задач автоматическим станциям отводятся, по всей вероятности, три основные функции: снабжение с Земли (научным оборудованием, машинами, материалами), проведение научных и прикладных исследований в широких масштабах на поверхности Луны и доставка с нее на Землю информационных материалов. И если – по мере роста самостоятельности обитаемых лунных баз – первая задача будет постепенно терять свое определяющее значение, то роль второй функции едва ли будет уменьшаться – вернее, будет возрастать.
Автоматические станции на Луне, как и всюду в космосе, будут являться разведчиками и основными «работниками» новых осваиваемых областей. Эта их особая и весьма важная роль определяется вполне очевидными трудностями, с которыми сталкивается человек в своей внеземной деятельности, требующей создания сложного комплекса систем жизнеобеспечения.
В связи с этим применение научных лунных станций, имеющих автоматическое оборудование и обеспечивающих поддержание необходимого для их работы режима, явится весьма эффективным в решении целого ряда вопросов. Во-первых, автоматические станции помогут изучению всей поверхности Луны, свойств и состава ее наружных слоев, некоторых ее характеристик как небесного тела. Во-вторых, они проведут исследования, имеющие прикладной характер: картографирование поверхности, поиск полезных ископаемых, определение тепловых, радиационных и других параметров Луны, важных для выбора методов и форм ее освоения. Кроме того, автоматические станции начнут исследования, имеющие практический интерес для жителей 3,емли (например, в области метеорологии) и большое значение для некоторых наук (главным образом для астрономии, физики, биологии, геохимии).
В качестве примера научного автоматического комплекса, состоящего примерно из двадцати приборов для исследований на Луне и развертываемого космонавтами, можно привести проект, разработанный американской фирмой Вестингауз Электрик в 1966 году.
Станция состоит из центрального блока и трех периферийных, отстоящих от центрального блока на лунной поверхности на расстоянии до 8 километров; общая масса комплекса составляет около 620 килограммов. Результаты измерений поступают на центральный блок (с энергопотреблением 50 ватт), откуда осуществляется передача их на Землю.
Аппаратура комплекса, рассчитанная на работу в течение двух лет без обслуживания людьми, предназначена для решения таких задач, как наблюдения планет и звезд, исследования космического излучения, сейсмические исследования, наблюдения за физическими процессами, воздействующими на лунную поверхность и лунную «атмосферу».
Первым (существенно сокращенным) вариантом такого комплекса явился набор из трех научных приборов, установленный на Луне экипажем лунного отсека корабля «Аполлон-11». Более полный набор имел «Луноход-6».
Следует также учитывать, что даже после появления широко разветвленных обитаемых лунных баз целый ряд задач, связанных с изучением труднодоступных участков Луны с применением лунных спутников, не сможет быть решен без привлечения автоматических станций, в том числе и самоходных (исследовательских и транспортных).
Однако, сколь бы широкий круг вопросов ни решался автоматическими устройствами, лишь человек способен организовать сложную работу по всему комплексу проблем освоения Луны. Персонал лунных баз призван наладить обширные научные исследования на Луне, обработку научных измерений (на их заключительных этапах), создание и функционирование всех установок и сооружений, геологическую (вернее селенологическую) разведку, обмен информацией с Землей, широкую утилизацию лунных ресурсов и т. д.
Кроме стационарных обитаемых лунных баз, предполагается также использование подвижных лабораторий с экипажем из двух-трех человек.
Какие же вопросы можно решать на лунных базах, (см их принципиальные преимущества перед наземными). Об этом кратко рассказано ниже.
АСТРОНОМИЧЕСКИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Выход в космос открывает качественно новые горизонты для физиков и астрономов. Это объясняется, в первую очередь, отсутствием основной помехи наблюдениям нашей атмосферы, а также возможностью измерений и экспериментирования непосредственно в мировом пространстве и на небесных телах.
Атмосфера «мешает» исследователям двояко: во-первых, она пропускает лишь небольшую часть излучений, идущих на Землю извне; во-вторых, изображения, получаемые оптическими приборами, существенно ухудшаются из-за наличия в воздухе паров воды, твердых частиц, из-за турбулентности атмосферы, воздушных течений, термических искажений, свечения ночного неба и т. д. Все это заставляет астрономов и астрофизиков забираться со своими инструментами в горы или в места, окруженные лесом, где чище воздух.
Стремление получить более подробные изображения изучаемого внеземного объекта влечет за собой увеличение размеров телескопов (для повышения разрешающей способности), однако у больших объективов под действием собственного веса происходит искривление оптической оси, что нарушает их оптическое совершенство. Дальнейшее сколько-нибудь серьезное повышение качества изображения наземными приборами становится практически маловероятным, а увеличение диаметра современных объективов (свыше 6 метров) едва ли рационально.
Основным методом изучения внеземных объектов в современной наблюдательной науке является анализ излучений, приходящих от этих объектов, а также их радиолокация.
Атмосфера Земли почти полностью поглощает рентгеновскую и ультрафиолетовую части электромагнитного излучения (что защищает все живое от его губительного воздействия), длинноволновое Излучение и часть инфракрасного излучения. Остаются так называемые «окна» прозрачности атмосферы – в части радиодиапазона (длины волн от нескольких миллиметров до десятков метров) в инфракрасной области спектра и в видимой части спектра (улавливаемой нашим глазом на участке длин волн от 0,4 до 0,8 микрона).
Рис. 7. «Окна» прозрачности земной атмосферы (незаштрихованные участки)
Для наглядности картины поглощения земной атмосферой приходящих излучений приведен рис. 7; на нем показаны (незаштрихованные участки) «окна» прозрачности атмосферы.
Космическое и корпускулярное солнечное излучения в значительной мере искажаются магнитным полем Земли и рассеиваются атмосферой, в которой образуются вторичные излучения.
Гамма-излучение приходит к Земле как непосредственно из космоса, так и из нашей атмосферы (где оно образуется в результате взаимодействия космического излучения и частиц земной атмосферы), их разделение – в рамках лишь наземных измерений – невозможно.
Рентгеновское и ультрафиолетовое излучения оказывают существенное влияние на процессы в земной атмосфере и на Земле, но с земной поверхности их изучать невозможно – поэтому становится понятным желание ученых поднять свои инструменты как можно выше над поверхностью Земли; в последние годы они это осуществили с помощью высотных зондов, ракет и спутников – появилась внеатмосферная астрономия. Одновременно появилась новая возможность изучения строения Солнца и его деятельности, а также удаленных космических образований в коротковолновой части спектра, поглощаемой земной атмосферой.
Именно в ультрафиолетовой части спектра находятся самые яркие линии почти всех элементов, максимум излучения горячих звезд с температурой поверхности свыше 20 тысяч градусов и, по-видимому, межгалактического
