Наука «Аполлонов»

Научно-исследовательская работа «Аполлонов»

Наука и жизньНаука

Наука «Аполлонов»

Антон Первушин.

Карта Луны с указанием мест высадки шести экспедиций программы «Аполлон» (NASA, S72-32719).

Загадки лунотрясений

Полёт «Аполлона-11» на Луну, состоявшийся в июле 1969 года, намечался как испытательный, поэтому экипажу не удалось провести полноценную научную работу на поверхности. Но его результаты помогли специалистам выработать рекомендации по улучшению организации миссий, и экспедиция «Аполлона-12», начавшаяся 14 ноября 1969 года, планировалась как полноценное полевое исследование с двумя вылазками.

Одна из важнейших задач полёта — прилунение с ювелирной точностью поблизости от космического аппарата «Сервейер-3», который с апреля 1967 года находился на территории Океана Бурь (Oceanus Procellarum), к юго-западу от лучевого кратера Коперник. Океан Бурь, крупнейшее лунное море неправильной формы, занимает площадь 4 млн км2, что составляет примерно 10,5% от общей лунной поверхности. Масконы (области концентрации массы, вызывающие гравитационные аномалии) под ним не обнаружены. До прилёта Чарльза Конрада и Алана Бина территорию океана изучали ещё три аппарата помимо «Сервейера-3»: советские «Луна-9» и «Луна-13», а также американский «Сервейер-1».

Первое отличие от района посадки предшественников экипаж лунного модуля «Неустрашимый» заметил при снижении: газовая струя двигателя подняла огромную тучу чёрной пыли, поэтому садиться пришлось вслепую. Позднее, выполняя работы на поверхности, астронавты заметили, что ноги при ходьбе глубоко погружаются в грунт, а пробоотборник удалось ввести на полную длину — около 70 см (для сравнения: у экипажа «Аполлона-11» не получилось взять пробы глубже 15 см). Местный реголит отличался не только наличием большого пылевого слоя, но и составом: как выяснили учёные, «неземной» характер образцов из Моря Спокойствия (высокое содержание элементов, образующих тугоплавкие соединения, и низкое содержание летучих элементов) проявляется в образцах из Океана Бурь в гораздо меньшей степени. Кроме того, оказалось, что образцы моложе примерно на миллиард лет — средний возраст кристаллических пород составил 2,3 млрд лет.

Астронавт Алан Бин извлекает из забортного отсека хранения оборудования лунного модуля «Неустрашимый» элементы центрального блока научной станции ALSEP № 1; фотоснимок сделан Чарльзом Конрадом 19 ноября 1969 года (NASA, AS12-46-6790).

Модуль «Неустрашимый» космического корабля «Аполлон-12» прилунился 19 ноября 1969 года на северо-западной части вала кратера Сервейер. В ходе первой вылазки астронавты Чарльз Конрад и Алан Бин развернули ловушку солнечного ветра SWC (Solar Wind Composition) и полноценную научную станцию ALSEP № 1 (Apollo Lunar Surface Experiments Package). Центральный блок станции включал коммуникационное оборудование, кабели и радиоизотопный генератор SNAP-27 мощностью 70 Вт с плутониевым элементом и пассивным терморегулированием. Рядом с ним, на расстоянии 100 м от «Неустрашимого», астронавты установили чувствительный пассивный сейсмометр PSE (Passive Seismic Experiment), магнитометр LSM (Lunar Surface Magnetometer), спектрометр для изучения солнечного ветра SWS (Solar Wind Spectrometer), детектор лунной пыли LDD (Lunar Dust Detector) и супратермальный детектор лунной ионосферы SIDE (Suprathermal Ion Detector Experiment). На развёртывание и включение ALSEP № 1 у астронавтов ушёл час; при этом обнаружилась неприятная проблема: кабели, хотя и довольно жёсткие, в земных условиях изгибались, но на Луне они затвердели, словно куски замёрзшего садового шланга, что затруднило работу.

Во время второй вылазки Конрад и Бин, собирая образцы пород, совершили экскурсию по поверхности, удалившись от «Неустрашимого» более чем на 500 м (то есть за пределы видимости лунного модуля). Под конец они спустились в кратер к аппарату «Сервейер-3» — учёных на Земле очень интересовало, как условия космоса повлияли на оборудование и материалы. Не без удивления астронавты увидели, что аппарат покрыт коричневой пылью. Поскольку скафандры затрудняли действия, с аппарата удалось снять только небольшую часть оборудования: телекамеру, кусок кабеля, участок алюминиевой трубки и ковш-захват.

Позднее, при обследовании в лаборатории частей «Сервейера-3», группа микробиологов под руководством Фреда Митчелла обнаружила внутри телекамеры бактерии из рода стрептококков — Streptococcus mitis, которые обычно обитают в полости человеческого рта. Помещённые в благоприятную среду, микроорганизмы начали размножаться, что произвело сенсацию в научном мире. Получалось, что земной организм способен выжить на Луне в течение более двух лет! Открытие заставило пересмотреть отношение специалистов к проблеме стерилизации межпланетных аппаратов, ужесточив её стандарты. Однако в 2004 году результаты исследования поставили под сомнение: при транспортировке частей аппарата и взятии проб с них нарушался режим чистоты, поэтому микроорганизмы могли попасть в телекамеру при повторном загрязнении. Вопрос остаётся дискуссионным, ведь в последнем случае бактерий должно было быть на много порядков больше, а разнообразие — выше, чего группа Митчелла не наблюдала.

Научная станция ALSEP № 1, доставленная и развёрнутая на поверхности Луны экипажем «Аполлона-12»: пассивный сейсмометр PSE находится на переднем плане, за ним расположен центральный блок станции, сзади и левее — детектор лунной ионосферы SIDE; фотоснимок сделан Аланом Бином 19 ноября 1969 года (NASA, AS12-47-6918).

Сюрприз преподнёс и эксперимент с сейсмометром PSE. После старта с Луны, стыковки с командно-служебным модулем и перехода в него астронавты отделили взлётную кабину и направили её вниз. Кабина массой 2450 кг упала на расстоянии 72 км от места посадки «Неустрашимого». Скорость при столкновении составила 1,68 км/с; образовался ударный кратер диаметром 9 м. Учёные ожидали, что сейсмические колебания, вызванные падением кабины, затихнут быстро, но реверберация (остаточное звучание, сохраняющееся после выключения источника звука) продолжалась 55 минут! На пресс-конференции, устроенной в тот же день, Морис Юинг из Ламонтской обсерватории Колумбийского университета заявил: «Что касается природы происходящего, я предпочёл бы не давать объяснение прямо сейчас. Но это как если бы кто-то ударил в колокол, скажем, в церкви один раз, а гул от него продолжался целый час». Ничего похожего на Земле никогда не регистрировали, поэтому появилось сразу несколько гипотез: от сомнений в работоспособности сейсмометра до предположения о существовании огромных полостей под лунной поверхностью.

В апреле 1970 года состоялся полёт корабля «Аполлон-13». Согласно плану миссии, члены экипажа должны были высадиться поблизости от древнего ударного кратера Фра Мауро (Fra Mauro) в области северо-восточного побережья Моря Познанного (Mare Cognitum), которое в свою очередь является частью Океана Бурь. Однако на пути к Луне произошла авария, поэтому высадку пришлось отменить, а научная станция ALSEP № 2 была потеряна. Всё же свой вклад в селенологию «Аполлон-13» внёс: третью ступень ракеты «Сатурн-5» массой 13 т направили к Луне и 15 апреля она врезалась в поверхность со скоростью 2,68 км/с на территории кратера Лансберг (Lansberg) — 200 км западнее места высадки астронавтов «Аполлона-12». На этот раз реверберация длилась четыре часа! Если бы причиной «колокольного гула» стало падение обломков, выбитых ударом, как полагали некоторые специалисты, то его продолжительность была бы намного меньше.

Чтобы ответить на вопросы селенологов о физической природе ревербераций, необходимо было доставить на Луну ещё несколько комплектов сейсмографов, разместить их на достаточном удалении друг от друга и провести серию экспериментов с искусственными лунотрясениями.

Астронавт Чарльз Конрад осматривает исследовательский космический аппарат «Сервейер-3»; фотоснимок сделан Аланом Бином 20 ноября 1969 года (NASA, AS12-48-7134).

31 января 1971 года началась экспедиция «Аполлона-14», экипажу которого предстояло реализовать программу неудачливых предшественников. В ходе полёта они повторили эксперимент с падением третьей ступени «Сатурна-5». При этом сейсмометр PSE станции ALSEP № 1 зарегистрировал реверберацию продолжительностью около трёх часов, подтвердив, что наблюдаемый феномен не является чем-то исключительным.

Через сто восемь часов после старта, 5 февраля, астронавты Алан Шепард и Эдгар Митчелл совершили в модуле «Антарес» посадку в 50 км к северу от кратера Фра Мауро и в 1 км от молодого кратера, неофициально названного Коун (Cone). Для облегчения работы на поверхности экспедицию снабдили двухколёсной тележкой MET (Modular Equipment Transporter). С её помощью в ходе первой вылазки астронавты доставили к месту расположения в 180 м к западу от «Антареса» новую научную станцию ALSEP № 3. Её приборный состав в основном повторял станцию «Аполлона12», но с дополнительным оборудованием: уголковым лазерным отражателем LRRR (Laser Ranging RetroReflector) и детектором низкоэнергетических заряженных частиц CPLEE (Charged Particle Lunar Environment Experiment).

Сейсмограмма искусственного лунотрясения, вызванного падением взлётной кабины модуля «Неустрашимый» и зарегистрированного 20 ноября 1969 года пассивным сейсмометром научной станции ALSEP № 1 (NASA, S69-59547).

Впрочем, самой необычной новинкой в комплекте стала установка для проведения активного сейсмического эксперимента ASE (Active Seismic Experiment). В качестве источников сейсмических волн использовали два устройства: стационарную «мортиру» (mortar) и переносной посох-«ударник» (thumper). Сначала Эдгар Митчелл развернул кабель с геофонами (датчиками колебаний грунта) на 90 м к югу от центрального блока, а при возвращении подорвал тринадцать пиротехнических зарядов на поверхности с помощью «ударника», чтобы проверить работоспособность всей системы. «Мортиру» установили рядом с центральным блоком, ориентировав её на север и снарядив для стрельбы. Она содержала четыре «гранаты» (grenade), каждая из которых состояла из небольшого ракетного двигателя, фугасного заряда, детонатора, аккумулятора, передатчика и нити, по размотке которой можно было определить расстояние выстрела. Разумеется, «мортиру» собирались привести в действие только после возвращения астронавтов на Землю. Чтобы они случайно не приблизились к заряженной «мортире» при дальнейших работах на поверхности, над ней выдвинули мачту с красным предупреждающим флагом.

Во время второй вылазки астронавты для сбора камней и грунта совершили долгий поход в сторону кратера Коун. Селенологи предполагали найти здесь древние глубинные породы, выброшенные при столкновениях Луны с крупными небесными телами. Доставленные на Землю образцы действительно отличались от всего ранее виденного: они легко крошились, содержали редкие минералы и были богаты полевым шпатом. Обнаруженные в их составе базальты оказались самыми старыми из найденных на тот момент; их возраст — от 4,0 до 4,3 млрд лет. Среди прочего астронавты подобрали сколок большого белого камня массой 9 кг, фигурирующий в каталоге лунных образцов под номером 14321 и получивший впоследствии собственное имя Большая Берта (Big Bertha). Долгое время он считался фрагментом древней лунной коры, однако в январе 2019 года группа исследователей из австралийского Университета Кёртина на основе тонкого химического анализа выдвинула предположение, что белый сколок — метеорит, прилетевший с Земли в ту эпоху, когда расстояние между нашей планетой и её спутником было намного меньше, чем сейчас.

Авторизуйтесь и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Наночастицы серебра в карбонатной шубе Наночастицы серебра в карбонатной шубе

Развитие наук привело в конце XX века к появлению новой отрасли — нанотехнологии

Наука и жизнь, август'19
«Новая антропология» «Новая антропология»

Первый российский art & science музей в лаборатории

Собака.ru, сентябрь'19
Криптовалюты. Поколение второе Криптовалюты. Поколение второе

От «цифрового золота» к полноценным деньгам

Популярная механика, сентябрь'19
Полет над красной пустыней Полет над красной пустыней

Инопланетная авиация возможна, вот только аппараты придется сделать специальными

Популярная механика, октябрь'19
Заряди батарейку! Эффект сохранения энергии Заряди батарейку! Эффект сохранения энергии

Городской житель к концу рабочей недели часто чувствует себя как выжатый лимон

Playboy, сентябрь'19
Что носить осенью: модные платья осени-2019 Что носить осенью: модные платья осени-2019

Самые модные женские платья сезона осень-зима – 2019/20

Cosmopolitan, сентябрь'19
Волшебная страна Волшебная страна

Мы приготовили для тебя отличный маршрут на выходные

Лиза, сентябрь'19
Как выглядит новая коллекция Molly Goddard Как выглядит новая коллекция Molly Goddard

О том, как создавать вещи, которые женщины захотят носить всю жизнь

Vogue, сентябрь'19
«Искандеры» приуныли. Стали ли санкции причиной экономической стагнации в России? «Искандеры» приуныли. Стали ли санкции причиной экономической стагнации в России?

Насколько серьезным было влияние введения первых санкций на экономику страны

Forbes, сентябрь'19
Босния и Герцеговина была ошибкой Босния и Герцеговина была ошибкой

Каким лидер боснийских сербов видит будущее федерации

Русский репортер, сентябрь'19
Место на кухне: легендарный нью-йоркский ресторан назначил шеф-поваром женщину Место на кухне: легендарный нью-йоркский ресторан назначил шеф-поваром женщину

Уроженка Чили назначена на должность шеф-повара нью-йоркского ресторана

Forbes, сентябрь'19
Иногда стоит разорвать все контакты с бывшим партнером Иногда стоит разорвать все контакты с бывшим партнером

Полное прекращение общения дает возможность залечить душевные раны

Psychologies, сентябрь'19
Монблан оккупировали «безумные» альпинисты. Президента Франции просят избавиться от них Монблан оккупировали «безумные» альпинисты. Президента Франции просят избавиться от них

Мэр французского города Шамони обратился к Эмманюэлю Макрону с просьбой о помощи

National Geographic, сентябрь'19
Россию ожидают 500 млрд грязных потерь Россию ожидают 500 млрд грязных потерь

Эксперты оценили последствия новых международных стандартов для судового топлива

РБК, сентябрь'19
Одна вокруг света. Чем опасны для туристов эфиопские дети Одна вокруг света. Чем опасны для туристов эфиопские дети

Маленькие разбойники на большой дороге и неизвестная инфекция

Forbes, сентябрь'19
«Очень дорогой яд»: в Лондоне поставили спектакль по делу Литвиненко «Очень дорогой яд»: в Лондоне поставили спектакль по делу Литвиненко

В лондонском театре Old Vic прошла премьера спектакля «Очень дорогой яд»

Forbes, сентябрь'19
Пластик стал ископаемым (и его концентрация удваивается каждые 15 лет) Пластик стал ископаемым (и его концентрация удваивается каждые 15 лет)

Каменный век, Бронзовый век... А теперь – пластиковый?

National Geographic, сентябрь'19
Кроссовки дня: совместная пара Red Wing и New Balance — подарок эстетам, которые не гонятся за быстрыми трендами Кроссовки дня: совместная пара Red Wing и New Balance — подарок эстетам, которые не гонятся за быстрыми трендами

Команда паблика Please разобрала результат сотрудничества двух обувных марок

Esquire, сентябрь'19
Ученые определили возраст Сахары. Ей не менее 4,6 миллиона лет Ученые определили возраст Сахары. Ей не менее 4,6 миллиона лет

Люди пытаются определить возраст Сахары уже несколько десятилетий

National Geographic, сентябрь'19
Попали в окружение Попали в окружение

Дизайнеры Илья и Светлана Хомяковы оформили квартиру в Дюссельдорфе

AD, октябрь'19
Проверки на дорогах Проверки на дорогах

Обновленные Nissan Qashqai и Nissan X-Trail

OK!, сентябрь'19
«Француженки голосовали за Макрона, потому что он — не мачо». Фредерик Бегбедер про эпоху цинизма, век феминизма и французскую любовь «Француженки голосовали за Макрона, потому что он — не мачо». Фредерик Бегбедер про эпоху цинизма, век феминизма и французскую любовь

Фредерик Бегбедер из циника превратился в сентиментального отца семейства

Forbes, сентябрь'19
Полтора века — от таблицы Менделеева к Периодической системе Полтора века — от таблицы Менделеева к Периодической системе

Как за эти полтора века менялась основная «икона» химии

Наука и жизнь, сентябрь'19
Как убрать лёд с лобового стекла Как убрать лёд с лобового стекла

Для владельца авто зима означает только одно — замёрзшие стёкла

Популярная механика, сентябрь'19
Золотистые, синелицые, курносые Золотистые, синелицые, курносые

В Европе золотистую обезьяну первоначально назвали рокселланов ринопитек

Наука и жизнь, сентябрь'19
Продюсер года: Александр Роднянский Продюсер года: Александр Роднянский

Александр Роднянский теперь он все чаще продюсирует начинающих режиссеров

GQ, октябрь'19
«Пульс» зашкаливает «Пульс» зашкаливает

Как российский фармдистрибьютор за несколько лет вошел в первую тройку рынка

РБК, октябрь'19
У Христа за пазухой У Христа за пазухой

Как живет самая большая община амишей в Америке

Вокруг света, октябрь'19
Меган Маркл сбежала с презентации своей коллекции, чтобы покормить сына Меган Маркл сбежала с презентации своей коллекции, чтобы покормить сына

38-летняя герцогиня Сассекская официально вышла из декретного отпуска

Cosmopolitan, сентябрь'19
В плейлист: 5 любимых альбомов музыканта OQJAV В плейлист: 5 любимых альбомов музыканта OQJAV

Накануне нового альбома OQJAV делится своими любимыми альбомами

Forbes, сентябрь'19