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, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Miss MAXIM 2019 Miss MAXIM 2019

Марафон красоты длиной в пять месяцев финишировал!

Maxim
Как убрать лёд с лобового стекла Как убрать лёд с лобового стекла

Для владельца авто зима означает только одно — замёрзшие стёкла

Популярная механика
Выйти из тени Выйти из тени

В тени гигантов набирает силу новый экзотический цветок – космонавтика Индии

Популярная механика
Тина Канделаки: Мои дети такие же ранимые, как и я Тина Канделаки: Мои дети такие же ранимые, как и я

Хрупкая Тина — настоящий завоеватель мира

Добрые советы
Пептиды — тёмная материя биологии? Пептиды — тёмная материя биологии?

Вадим Тихонович Иванов о химии живого

Наука и жизнь
«Я никогда не шел на компромиссы ради денег»: лидер Little Big Илья Прусикин о новом шоу-бизнесе, успехе в YouTube и свободном обществе «Я никогда не шел на компромиссы ради денег»: лидер Little Big Илья Прусикин о новом шоу-бизнесе, успехе в YouTube и свободном обществе

Лидер группы Little Big Илья Прусикин дал большое интервью Forbes Life

Forbes
Био-механизм Био-механизм

Пауки, пожалуй, самые высокотехнологичные существа на планете

Вокруг света
Если вы пропустили Формулу-1 в Сочи: 5 самых важных событий Если вы пропустили Формулу-1 в Сочи: 5 самых важных событий

Важные события гонки в Сочи

РБК
Чёрные земли с высоты 700 километров Чёрные земли с высоты 700 километров

Западная часть Прикаспийской низменности известна под названием Чёрные земли

Наука и жизнь
Сергей Новожилов: Опасные гастроли Сергей Новожилов: Опасные гастроли

«Артистов надо просто и безусловно любить»

Караван историй
От большого к малому От большого к малому

Если ты хочешь лидерства, то должен бежать вдвое быстрее других

РБК
Обвиняемая в анорексии Алена Шишкова рассекретила свой вес Обвиняемая в анорексии Алена Шишкова рассекретила свой вес

Звезда откровенно рассказала о своей внешности

Cosmopolitan
Новый алгоритм DeepMind самостоятельно освоил игры Atari Новый алгоритм DeepMind самостоятельно освоил игры Atari

Алгоритм научился играть в го, шахматы и сёги

N+1
Военный камуфляж Военный камуфляж

Дизайнеры Ариэль Эш и Рейналдо Леандро переделали бывшее военное общежитие

AD
Вторжение Вторжение

Здесь делают самую продвинутую графику для мирового кинематографа

Популярная механика
Евгения Брик: «Получить предложение сыграть в фильме мужа – большая честь для меня» Евгения Брик: «Получить предложение сыграть в фильме мужа – большая честь для меня»

5 сентября на экраны выходит драма «Одесса» Валерия Тодоровского

Grazia
Первые порывы ветра перемен Первые порывы ветра перемен

Советские политики ошиблись с оценками и прогнозами относительно Китая

Эксперт
Разрядка отменяется? Чего ждать от нового советника Трампа Разрядка отменяется? Чего ждать от нового советника Трампа

Замена советника Трампа может сделать американскую политику более предсказуемой

Forbes
Перемен требуют Перемен требуют

Требуют перемен и воплощают их в жизнь основательницы архитектурного бюро Form

Vogue
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
Как выбрать электрическую газонокосилку: советы от профи Как выбрать электрическую газонокосилку: советы от профи

О разнице между газонокосилками и о наиболее популярных моделях

CHIP
Россиянам запретят вкладываться в Facebook и Google. К чему это приведет? Россиянам запретят вкладываться в Facebook и Google. К чему это приведет?

Чем обернется запрет вкладываться в акции иностранных компаний?

Forbes
Привет из будущего Привет из будущего

Даниэль Либескинд рассказал о мебельном дизайне и архитектуре будущего

AD
«Худший сценарий для инвесторов»: экономисты предупредили о последствиях изменения бюджетного правила «Худший сценарий для инвесторов»: экономисты предупредили о последствиях изменения бюджетного правила

В правительстве уже несколько месяцев ведутся споры

Forbes
«Цены подскочат от этой атаки»: как повлияют на рынок нападения дронов на саудовские НПЗ «Цены подскочат от этой атаки»: как повлияют на рынок нападения дронов на саудовские НПЗ

Саудовская Аравия официально подтвердила сокращение добычи нефти

Forbes
Почему стоит летать налегке? Почему стоит летать налегке?

В целях экономии, конечно же – времени, места и сил.

GQ
Не Собчак единой: кто из звезд устраивал дикое шоу из своей свадьбы Не Собчак единой: кто из звезд устраивал дикое шоу из своей свадьбы

Любим наших знаменитостей за их странные и порой даже дикие свадебные ритуалы

Cosmopolitan
Садись, пять! Садись, пять!

Рассказываем, как избавиться от синдрома отличницы

StarHit
Может ли машина стать домом: тест Volkswagen Multivan Может ли машина стать домом: тест Volkswagen Multivan

Для долгого путешествия большой компанией понадобится специальная машина

Популярная механика
Короли бюджета: кто распоряжается деньгами государства Короли бюджета: кто распоряжается деньгами государства

Какие министры и чиновники являются главными распорядителями расходов бюджета

Forbes
Открыть в приложении