Первые люди на Луне и луноходы

(Условия пребывания человека на Луне рассмотрены более подробно в брошюре Г. П. Вдовыкина «Экзобиология Луны», «Наука» , 1975)

Кто из нас не увлекался фантастическим романом Герберта Уэллса «Первые люди на Луне», а также другими художественными произведениями о полетах на Луну. Но вот наконец эта фантазия стала былью, притом в фантастически короткий срок после того, как впервые советский искусственный спутник Земли преодолел земное тяготение. В июле 1969 г. двое американских космонавтов в космическом корабле «Аполлон-11» опустились на Луну. Впервые нога человека ступила на другое небесное тело. Это событие было принципиально важно в двух отношениях. Во-первых, человек буквально оказался «на небе», если вспомнить представления наших предков (а эти представления перешли и в нашу современную речь). Во-вторых, эта высадка космонавтов дала возможность устанавливать на Луне различные приборы, в частности сейсмографы, и производить на ней всякие эксперименты непосредственно. С тех пор произошло еще пять посадок на Луну, выходов космонавтов на ее поверхность, их передвижений, наблюдений на нашем спутнике и благополучных возвращений на Землю.

Рис. 41. Космонавт на Луне

В общей сложности космонавты пробыли на Луне около 300 часов, из которых 80 часов они находились вне кабины в безвоздушном пространстве. Космонавты в это время ходили по Луне, фотографировали, снимали кинофильмы, собирали лунные породы.

Они передавали на Землю картины лунных ландшафтов и свою деятельность по телевидению. Для защиты от безвоздушной среды и от вредного воздействия коротковолнового и корпускулярного излучения Солнца и других небесных объектов космонавтов одевают в специальные скафандры. Космонавты нашли на Луне один из автоматических аппаратов, совершивших посадку ранее, а его части и многочисленные пробы лунного грунта привезли с собой на Землю для их всестороннего анализа. При последних высадках на Луну космонавты применяли для езды по ней электромобиль. На Луну спускался лунный отсек с двумя космонавтами, а третий космонавт оставался в основном блоке, двигавшемся по орбите искусственного спутника Луны. Затем два космонавта стартовали с Луны во взлетной ступени (части лунного отсека), взлетная ступень переходила на орбиту искусственного спутника Луны, стыковалась с основным блоком и космонавты переходили в основной блок. После этого взлетная ступень сбрасывалась на Луну, а космонавты в основном блоке возвращались на Землю. Полеты на Луну космонавтов и автоматических станций, а также получаемые ими новые результаты накапливаются так быстро, что всякая книга отстает от них. Поэтому мы вынуждены просить наших читателей за более подробной и точной информацией обращаться к периодике. Здесь же мы вынуждены ограничиться лишь общей краткой характеристикой завоевания Космоса.

Рис. 42. Космонавт с луноэлектромобилем на Луне

В частности, необходимо подчеркнуть замечательные успехи советской автоматики. Советская автоматическая станция «Луна-16» опустилась на Луну в Море Изобилия, по команде взяла пробу лунного грунта и вернулась на Землю. Позднее подобная станция «Луна-20» доставила на Землю пробу из типичного материкового (горного) района Луны, куда космонавты попасть не смогли. С 17 ноября 1970 г. в течение 10 1/2 месяцев на Луне в Море Дождей работала советская автоматическая станция «Луно-ход-1». На своих оригинальных колесах она обследовала 80000 м² лунной поверхности, в сотнях точек изучила физикомеханические свойства грунта, а в 25 точках произвела химический анализ его состава. Телевизионные установки «Лунохода» (движением которого управляли с Земли) передали на Землю свыше 200 панорам и 20 000 фотографий поверхности нашего спутника. Лазерный отражатель, установленный на верхней части «Лунохода-1», позволял точно определять расстояние до него путем измерения времени распространения света лазера.

Рис. 43. 'Луноход-1'

В 1973 г. в море Ясности, на дне кратера Лемонье диаметром 55 км был высажен «Луноход-2». Он прошел за 5 лунных суток (4 1/2 месяца) 37 км, почти вчетверо больше, чем «Луноход-1», изучая рельеф и свойства грунта.

Научные материалы, добытые всеми этими средствами, громадны и не все еще достаточно обработаны, сравнены, обсуждены и поняты.

Пробы грунтов позволили изучить химический, минералогический и петрографический состав разных мест Луны. С одной стороны, мы убедились непосредственно, что между Землей и Луной нет принципиального различия. И здесь и там содержатся одни и те же химические элементы и минералы, в сходных пропорциях, но есть на Луне и отличия от того, что известно на Земле, и есть различия состава лунного грунта от места к месту. Возраст лунных образцов составляет от 3,1 до 4,2 млрд. лет, а, в общем, возрасты Луны и Земли почти равны (не менее 4,6 млрд. лет).

Рис. 44. Схема движения 'Лунохода-2'

Судя по доставленным на Землю образцам, лунный реголит представляет собой рыхлое вещество с плотностью около 1 г/см³, состоящее из обломков кристаллических пород и шариков природного стекла с примесью тонкозернистого цементирующего вещества и с застывшими микроскопическими газовыми пузырьками. Это - продукт переработки открытой поверхности коренных пород в условиях вакуума под действием внешних условий: метеоритной бомбардировки, облучения и резкой смены температуры в течение невообразимо длительных сроков. Толщина реголита в различных участках посадки на Луну космических аппаратов - от нескольких метров до нескольких десятков метров. Реголит не имеет резкой нижней границы, а постепенно переходит в подстилающие коренные породы. В наружных слоях реголита сосредоточено наиболее сильно переработанное вещество, в средних слоях встречаются многочисленные мелкие обломки, а в нижних включены крупные глыбы коренных пород, на которых и лежит слой реголита. Коренные породы, как выяснилось в результате исследования доставленных образцов, представляют собой два типа продуктов вулканических извержений: на равнинах Луны это так называемый базальт, с плотностью 3,2 г/см³, а на «материковых» участках - анортозиты.

На поверхности реголита разница между дневной и ночной температурой составляет почти 300°, но на небольшой глубине под поверхностью ее суточные колебания не так велики. На глубине нескольких метров температура практически постоянна и равна средней суточной. В более глубоких слоях температура более высока за счет выхода из недр потока тепла, обусловленного распадом радиоактивных элементов, которые содержатся в лунной коре. Толщина коры составляет несколько десятков километров. Глубже находится твердое вещество другой природы, а в центре Луны имеется небольшое вязкое (расплавленное) ядро.

Непосредственные дойные о радиоактивных элементах на Луне принесли измерения ее гамма-излучения, сделанные впервые приборами автоматической станции «Луна-10». Оно оказалось почти вдвое сильнее, чем излучение гранитов - земных пород с наибольшим содержанием радиоактивных элементов, Но 90% излучения Луны создается ядерными реакциями, происходящими под действием облучения космическими лучами. Состав горных областей на Луне, по-видимому, ближе к первоначальному составу ее коры и к составу метеоритов, более бедных радиоактивными элементами. Позднее местами первичная кора опускалась, расплавлялась и заливалась базальтовыми породами.

Упомянем, что измерения силы тяжести над разными участками Луны обнаружили ее увеличение над большими круглыми лунными морями. Такие аномалии силы тяжести должны быть обусловлены наличием избыточных масс под этими поверхностями. Эти массы назвали масконами (сокращение слов «mass concentration» - «концентрация массы»). Происхождение их обсуждается. Пыль, накапливающаяся при ее выпадении из космоса и дроблении лунных пород, местами мало заметна, местами образует толстый слой и, оседая на космонавтов и на их приборы, очень мешала их работе. Космонавтами были установлены в пяти местах на Луне сейсмографы, регистрировавшие непрерывно мелкие лунотрясения от падения на Луну частей космических кораблей, а также от искусственно произведенных взрывов. Таким способом изучаются скорость и пути распространения сейсмических волн, что дает представление о свойствах лунных недр. Однажды было зарегистрировано падение крупного метеорита.

Неожиданным оказалось то, что скальные породы Луны имеют слоистое строение с толщиной слоев в десятки метров. Это говорит о сложности процессов, длительное время формировавших лунные горные породы. Ударно-взрывное происхождение по крайней мере части этих образований несомненно. Это метеориты разрушали при своем падении лунный грунт, обломки которого разбрасывались, а затем спрессовывались.

Теперь мы расскажем немного о том, что смогут наблюдать космонавты на Луне в будущем, если бы они могли оставаться на ней подольше.

В скафандрах, которые отапливаются от аккумуляторов и снабжаются кислородом, космонавты выходят из корабля через шлюз на лунную почву в безвоздушное пространство. Луна вчетверо меньше Земли по диаметру, и потому ее поверхность более искривлена - горизонт ближе к наблюдателю, ему видно не так далеко, как на Земле. Даже если космонавты окажутся в центре большого кратера, они увидят из-за горизонта лишь верхушки окружающего его высокого горного вала.

Космонавты могут разговаривать на Луне только при помощи переносных радиопередатчиков. Ведь звук в безвоздушном пространстве не передается, даже взрыв при падении метеорита, образующего новый кратер.

Есть предложения базу первой лунной экспедиции сделать вроде землянки, обложив ее тепловой и антирадиационной изоляцией. Надо устроить и крышу - не от дождя, нет... Его ведь там не бывает, - а для защиты от микрометеоритов. И они иногда могут создать каменный дождь...

В «землянке» температура (без подогрева) будет меняться значительно меньше, оставаясь близкой к 0°С. Отапливать землянку, вероятно, можно будет атомным реактором. Если ее герметизировать, то в ней можно иметь и воздух. Воздух в необходимом количестве надо привезти с Земли или же его удастся добыть химическим путем из лунных пород. Из них же, может быть, удастся добыть и воду, хотя мне это представляется едва ли осуществимым при первых полетах.

Если космонавты будут наблюдать восход Солнца, то перед этим они не увидят ни сумерек, ни утренней зари, а на темном небе первыми покажутся жемчужные лучи солнечной короны - сияния, окружающего Солнце. На Земле она видна глазом только во время полных затмений Солнца, когда небо темнеет. Тени предметов на Луне черны и резки.

Переход с освещенного Солнцем места в тень влечет резкое изменение температуры. На Земле мы чувствуем в тени тепло нагретого воздуха, хотя и на Земле в солнечных лучах добавляется прямое нагревание.

Солнце медленно ползет над горизонтом, и только через 7 1/4 земных суток после его восхода наступает полдень. На небе мы увидим и нашу далекую Землю. Она будет в фазе, противоположной фазе Луны в это время.

Когда с Земли вся Луна темная и не видна вблизи Солнца, то с Луны космонавт увидит Землю как голубоватый круглый диск, больше чем наполовину скрытый белыми пятнами облаков, так что узнать на кем материки будет нелегко. И уже, конечно, не будет ничего похожего на «физическую» карту земного полушария. Видны темные океаны и светлые материки, - детали на них не имеют цветовых контрастов, которые съедаются дымкой земной атмосферы. А на краях Земли из-за атмосферы и вовсе ничего не будет видно. Подробнее о том, что видно на Земле издали, рассказано далее в очерке «Путешествия на Гермес и на Гермесе». О том, как видна с Луны деятельность человечества на Земле, я расскажу в этой книге в очерке «Есть ли жизнь на Земле?».

Площадь земного шара в 14 раз больше площади Луны, и так как Земля со своими облаками лучше, чем Луна, отражает свет, то в итоге полная Земля освещает ночи своего спутника в 40 раз ярче, чем полная Луна освещает нас. Поэтому вблизи новолуния, когда Луна выглядит как узкий серп, остальная ее (ночная) часть, освещенная светом Земли, тоже хорошо заметна. Это свечение Луны называют пепельным светом. На фоне пепельного света хорошо видны очертания лунных морей.

Особенно интересны условия видимости Земли с лунных полюсов и других мест, которые с Земли видны вдоль края лунного диска. Там Земля совершает сложные, хотя и небольшие движения у самого горизонта. Они вызваны неравномерностью движения Луны.

Когда для космонавтов на Луне наступает новоземелие, то Земля остается видимой выше или ниже Солнца как светлое кольцо. Это кольцо образуется атмосферой, освещенной Солнцем сзади. Ну, а если Земля окажется прямо перед Солнцем, у космонавтов наступит полное солнечное затмение, продолжительность полной фазы которого достигает 1 1/2, часов. На Земле же в это время видно затмение Луны. Когда на Земле происходит солнечное затмение, то с Луны оно выглядит совсем не эффектно - по Земле бежит маленькое темное пятно с полутенью вокруг, и это все.

Солнце для космонавта на Луне за месяц делает полный круг по звездному небу и относительно горизонта. Земля же почти неподвижно висит в том или другом месте неба относительно горизонта, в зависимости от положения космонавта на Луне.

Некоторые авторы полагают, что для обследования Луны космонавты должны двигаться вслед за терминатором (границей дня и ночи). Здесь температура может быть более благоприятной. На экваторе для этого пришлось бы передвигаться со скоростью 15,4 км/час, а у полюсов можно в тех же условиях оставаться и долгое время. Здесь лучи Солнца всегда скользят вдоль горизонта.

Советские автоматические станции установили отсутствие у Луны магнитного поля, подобного тому, какое существует у Земли. Земное магнитное поле обусловливает, как мы рассказывали, существование вокруг Земли пояса частиц высоких энергий. У Луны такого пояса нет.

Магнитные поля в 1000 раз слабее земных, наблюдаются лишь в некоторых местах Луны. Они местного происхождения.

Предполагают, что магнитное поле Земли обусловлено электрическими токами, циркулирующими в ее жидком ядре. Если это верно, то отсутствие магнитного поля у Луны говорит о том, что строение ее недр существенно отличается от земных.

Из-за отсутствия у Луны магнитного поля компас на ней для космонавтов будет бесполезен и определять направление можно будет только по положению на небе Земли и звезд. Для того чтобы космонавты могли определять время и координаты своего местонахождения на Луне, они должны изучить специальные способы: «земные» непригодны, так как Луна имеет другое положение оси своего вращения, другой период его и иначе, чем Земля, перемещается вокруг Солнца. Эти способы частично уже разработаны и разрабатываются дальше.