Запущенный 22 октября индийский зонд «Чандраян-1», название которого переводится как «Лунный корабль», постепенно приближается к цели своего путешествия. К 3 ноября двигатель аппарата выдал два разгонных импульса, в два приёма подняв вершину (астрономы называют её апогеем) его орбиты до 386 тысяч км. А в прошедшие выходные, когда рядом с этой вершиной в своём беге вокруг Земли оказалась Луна, включился тормозной двигатель. Это позволило гравитационному полю естественного спутника Земли «захватить» исследовательский аппарат.
Все системы «Чандраяна-1» работают нормально, его характеристики контролируются центром управления полетом. Ко вторнику после нескольких дополнительных включений двигателя зонд должен выйти на свою окончательную почти круговую орбиту вокруг Луны высотой примерно в 100 км от её поверхности. Вскоре от аппарата отделится небольшой зонд, который упадёт на Луну, собирая по дороге информацию о крайне разрежённой атмосфере небесного тела, и, как надеются учёные, до самого последнего момента будет передавать кадры падения.
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"incutNum": 1,
"picsrc": "Изображения земной поверхности, полученные 29 октября камерой TMC космического аппарата «Чандраян-1» с расстояния в 9 тысяч километров (вверху) и в 70 тысяч километров (внизу). Над Луной индийский зонд будет обращаться на расстоянии около 100 километров, что позволит получать изображения с разрешением всего около 5 метров. // Индийская организация космических исследований (ISRO)/«Газета»",
"repl": "<1>:{{incut1()}}",
"uid": "_uid_2878358_i_1"
}
Анализ первых изображений, обработанных Индийским центром космических научных данных (ISSDC), подтвердил превосходную работу камеры.
На 100-километровой лунной орбите TMC сможет различать детали лунной поверхности размером всего в 5 метров.
Пока зонд добирается до Луны, индийские ученые делятся своими соображениями о целях и задачах миссии. Они отмечают, что после полетов советских «Лун» и американских «Аполлонов» интерес к исследованиям спутника Земли заметно угас. После того как в августе 1976 года советская станция «Луна-24» доставила на Землю образцы лунного грунта, следующий аппарат — весьма примитивный японский исследовательский зонд «Хитэн» — полетел к Луне лишь через 14 лет. За 1990-е годы туда отправлялись всего два американских космических аппарата — Clementine в 1994 году и Lunar Prospector в 1998-м.
Однако в XXI веке интерес к лунным исследованиям вспыхнул с новой силой. В 2003 году Европа запустила SMART-1, в прошлом году на окололунные орбиты были выведены японская станция «Кагуя» и китайский зонд «Чанъэ-1», а в начале следующего года США планирует послать «лунный орбитальный разведчик» LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter).
Так что еще осталось найти?
«Мы знаем о Луне много больше, чем обо всех остальных мирах, за исключением нашего. И все же мы только начали разгадывать ее бесчисленные тайны, — говорится в докладе американского Национального исследовательского совета от 2007 года. — Луна — свидетель четырех с половиной миллиардов лет истории Солнечной системы... Нигде больше мы не можем всматриваться в прошлое с такой ясностью, в те времена, когда Земля и другие планеты земной группы только формировались, а жизнь едва зарождалась».
Но, главное, близость Луны делает ее гораздо более доступной для изучения.
В подходах США и Индии к исследованию Луны есть существенная разница. «Американцы заинтересованы поиском ресурсов, которые могли бы поддерживать будущее освоение Луны, но это не [наша] магистральная цель, — говорит Джитендранат Госвами, директор Физической исследовательской лаборатории в Ахмедабаде. — Мы по-прежнему ощущаем, что, несмотря на результаты более ранних миссий, наше понимание многих аспектов Луны еще в зачаточном состоянии».
Для углубленного изучения этих аспектов и создан «Чандраян-1», который в течение двух лет будет передавать на Землю поток данных с 11 научных приборов. Индийцы надеются, что эта информация прольет новый свет на многие загадки ночного светила.
Само происхождение Луны пока еще окончательно не установлено. Сейчас наиболее приемлемой считается гипотеза, согласно которой тело размером с Марс (иногда его называют Тейя) ударилось о Землю вскоре после формирования планеты. Обширное облако обломков и испарившегося материала, выброшенного в космос, как считается, позже слилось и сформировало Луну.
Вулканическая деятельность на обратной, невидимой с Земли стороне Луны продолжалась существенно дольше, чем предполагалось до сих пор. Базальты, сформировавшие некоторые лунные моря обратной стороны – в частности, Море Москвы, излились на поверхность всего 2,5 миллиарда лет назад. До сих пор предполагалось, что обратная сторона застыла более 3 миллиардов лет назад.
Японские, европейские и американские специалисты под руководством Дзюнити Харуямы провели датировку нескольких регионов обратной стороны Луны по данным японского зонда «Кагуя», отправившегося к естественному спутнику Земли в сентябре прошлого года. Чтобы установить возраст пород, учёные воспользовались методом подсчёта кратеров, покрывающих эти участки лунной поверхности.
Поскольку маленьких метеороидов в космосе больше, чем крупных астероидных тел, а крупный старый кратер сложнее скрыть под множеством новых, чем небольшой, распределение кратеров по размерам позволяет оценить возраст поверхности, на которой они находятся. Именно такие зависимости и построили Харуяма и его коллеги. Их работа принята к публикации в Science.
Как выяснилось, большая часть поверхности обратной стороны Луны затвердела примерно 3,5 миллиарда лет назад – через миллиард лет после того, как, согласно ведущей теории, спутник образовался из вещества, выброшенного из древней Земли при столкновении с крупным телом примерно марсианских размеров. Однако некоторые участки Луны, разбросанные по всей её поверхности, оказались моложе и примерно одного возраста – 2,5 миллиарда лет. Таков, например, возраст восточной части Моря Москвы, в то время как его северо-западная часть на миллиард лет старше.
Пока трудно судить, был ли всплеск вулканической активности вызван внутренними причинами или бомбардировкой Луны крупными осколками какого-то космического тела, добравшимися до земных окрестностей 2,5 миллиарда лет назад. На самой Земле структуры такого же возраста неизвестны. Что могло спровоцировать многочисленные крупные извержения на поверхности Луны по внутренним причинам, также не ясно.
Поверхность обращённой к нам стороны Луны, в среднем, моложе. Здесь встречаются следы крупных извержений, произошедших и 3,5, и 2, и даже всего 1 миллиард лет назад. Впрочем, отличаются две стороны не только возрастом. Связана такая разница, скорее всего, с приливным воздействием самой Земли на ближайшую к ней сторону. Предполагается, что синхронизация орбитального движения вокруг Земли и вращения вокруг своей оси для Луны произошла вскоре после её образования, как единого небесного тела.
Еще один важнейший вопрос — есть ли на Луне вода.
По мнению ученых, вода могла осаждаться на Луне кометами и метеоритами, которые падали на нее в прошлом и, вероятно, раз в несколько миллионов лет врезаются и сейчас. Несомненно, обнаружение воды крайне важно для поддержания постоянно действующей пилотируемой лунной базы.
Космический аппарат «Кагуя» японского космического агентства показал, что на дне «кратера вечной ночи» Шеклтон вблизи южного полюса Луны нет открытого льда. Солнечный свет, рассеянный освещённым валом кратера на его дно, позволил японской исследовательской станции разглядеть, что внутреннюю поверхность кратера покрывает обычный реголит.
Более того, «Кагуя» нашла небольшой вторичный кратер на склоне Шеклтона, который также не показывает никаких следов открытого льда. Это значит, что замёрзшая вода вблизи полюса должна быть расположена на значительной глубине – возможно, в сотни метров, поскольку внешние слой грунта был выброшен при столкновении. Соответствующая работа японских, американских и швейцарских учёных под руководством Дзюнити Харуямы опубликована в последнем номере Science.
До сих пор Шеклтон считался одним из кандидатов на постройку здесь будущей обитаемой лунной станции. Поскольку кратер расположен недалеко от полюса, а ось вращения Луны почти перпендикулярна поверхности её сложной траектории движения вокруг Солнца (вместе с Землёй), светило здесь никогда не поднимается высоко над горизонтом, и дно кратера постоянно находится в тени.
Таким образом, если бы когда-то здесь появилась вода, она могла бы сохраниться на поверхности до наших дней, полагали учёные. На роль поставщиков воды предлагались кометы, активной бомбардировке которыми большие планеты и их спутники подверглись в начале существования Солнечной системы; изредка (даже по астрономическим меркам) кометы должны продолжать падать и сейчас.
В конце прошлого века космический аппарат Lunar Prospector с орбиты зафиксировал следы присутствия значительного количества водорода вблизи поверхности у лунных полюсов. Многие учёные сочли тогда замёрзшую воду одной из наиболее правдоподобных форм, в которой водород мог присутствовать здесь. В этом случае именно в Шеклтоне лёд мог, не испарившись, сохраниться на поверхности.
Правда, позднее выяснилось, что концентрация водорода не зависит от того, насколько интенсивному нагреву подвергается площадка, что указывало на достаточно большую глубину залегания льда или вовсе иную форму связывания водорода. Теперь выясняется, что в кратере Шеклтон «гладкого катка» нет.
Чем поможет «Чандраян»
Основное преимущество индийского зонда заключается в том, что его приборы могут исследовать Луну сразу в нескольких диапазонах электромагнитного спектра: видимом, ультрафиолетовом, инфракрасном, рентгеновском, в радиоволнах и гамма-лучах низкой энергии. С их помощью можно получить не только детальное изображение поверхности Луны, но и составить точную и очень подробную карту залегания химических элементов и минеральных веществ, которые ее составляют.
Например, во время солнечных вспышек возбуждённые солнечным излучением атомы железа в лунных минералах излучают рентгеновские кванты с энергией, которую может регистрировать спектрометр IXS (Imaging X-ray Spectrometer), установленный на борту «Чандраяна-1». Так можно будет увидеть, где на поверхности Луны «лежит» железо.
Эту же информацию можно использовать и для калибровки данных, получаемых от других приборов — например, гиперспектрального блока формирования изображений или минералогической лунной картографической камеры. При этом можно будет определить соотношение концентраций железа и магния — это ключевой показатель, по которому ученые надеются прояснить многие вопросы из ранней истории Луны. Если все пойдет хорошо, «Чандраян-1» должен получить эту информацию с повышенной точностью и с не доступным прежде разрешением.
Установленный на «Чандраяне-1» американский миниатюрный радар апертурного синтеза специально предназначен для обнаружения водяного льда на полюсах.
В том числе при глубине залегания в несколько метров. Правда, по данным японского зонда «Кагуя», глубина может быть и сотни метров — речь всё о том же кратере Шеклтон.
Зонд также будет искать признаки того, что летучие вещества диффундируют вдоль горячей, освещенной солнцем поверхности Луны в сторону полюсов. Для этого служит высокоэнергетический рентгеноспектрометр, который будет использоваться для детектирования слабых гамма-лучей, испущенных при распаде радиоактивного изотопа радона.
С Россией на Луну, а дальше к Марсу
Постепенно становятся известны подробности будущих межпланетных миссий индийских зондов. Директор проекта «Чандраян-1» Милсвами Аннадурай, заявил, что следующий аппарат будет готов в 2012–2013 годах. Оснащенный луноходом российской разработки, «Чандраян-2» должен исследовать лунный грунт «на месте». «В то время как «Чандраян-1» — аппарат дистанционного зондирования для определения местонахождения химических элементов и минеральных веществ в лунном грунте, «Чандраян-2» будет на месте выполнять анализ лунного грунта для поиска химических элементов и гелия-3», — отметил Аннадурай.
Возможно также, что в недалеком будущем Индия запустит межпланетный зонд к Марсу.
Как признался председатель Индийской организации космических исследований Мадхаван Наир, планирование миссии по посылке индийского аппарата к Марсу уже началось. Зонд, вероятно, будет запущен ракетой-носителем геосинхронных спутников GSLV, способной отправить к Марсу аппарат массой около тонны.
По словам Наира, техническая возможность отправки зонда существует, и планирование миссии началось: «Мы смотрим на предложения от научного сообщества [по установке научно-исследовательской аппаратуры на борту летящего к Марсу зонда]. Как только мы их получим их, определимся и [окончательно] запланируем нашу миссию к Марсу».
