Луна

Луны Солнечной системы

Теории происхождения Луны

От столкновения Земли и Тейи

Одна из теорий происхождения Луны предполагает, что она появилась в результате катастрофического столкновения молодой Земли и Тейи. Протопланета размером с Марс врезалась в Землю под углом, и большая часть вещества ударившегося объекта, а также часть вещества земной мантии оказались выброшены на околоземную орбиту. Из этих «обломков» сформировалась Луна и стала вращаться вокруг нашей планеты.

Такая гипотеза хорошо объясняет, почему на Луне, в отличие от ее соседа — Земли, наблюдают крайне мало летучих веществ. По мнению исследователей, они могли просто испариться из-за крайне высоких температур и давления. Тем не менее, проверить это предположение трудно, так как ученые в лаборатории не могут воспроизвести температуру или даже отдаленный масштаб подобного процесса. Однако на Земле происходили события, которые могут служить моделью для планетарных исследований: одно из них — это испытание ядерной бомбы «Тринити», проведенное в 1945 году в штате Нью-Мексико, США.

Летучие элементы и вода почти отсутствуют на поверхности Луны, так как они испарились в процессе гигантского столкновения. К такому выводу в 2017-м году пришли американские и французские ученые, проанализировав породы из района, где проходило испытание первой в мире ядерной бомбы. Работа исследователей опубликована в журнале Science Advances^[1].

Во время взрыва, который был эквивалентен приблизительно 21 килотонне тротила, песок на близлежащей поверхности расплавился, превратившись в тонкий слой стекла, или тринитит. Он подвергся воздействию температур свыше 8 тысяч градусов Цельсия и давления около 80 тысяч атмосфер. По мнению ученых, эти условия близки к тем, которые возникли при формировании Луны.

Авторы работы изучили распределение одного летучего элемента, цинка, а также его изотопов в образцах тринитита. Исследователи заметили, что чем ближе к эпицентру взрыва находился тринитит, тем меньше в нем содержалось цинка и его легких изотопов. Это объясняется тем, что они испарились в процессе. В то же время, более тяжелые изотопы цинка (66Zn) показали обратную зависимость — их концентрация возрастала по мере приближения к точке, где проходили испытания.

Так как исследования образцов лунных пород показывают, что грунт Луны также содержит мало летучих элементов и соединений, в том числе и легких изотопов цинка, авторы работы считают, что их исследование свидетельствует либо в пользу большого столкновения в древности, либо в пользу существования океана магмы, возникшего после него. В результате этих событий летучие элементы и соединения могли просто испариться.

В 2020 году ученые Даремского университета в Великобритании выяснили, каким образом столкновение Земли с малой планетой 4,5 миллиарда лет назад привело к появлению Луны. Процесс формирования спутника Земли был смоделирован с помощью высокопроизводительных вычислений на суперкомпьютере DiRAC. О раскрытии тайны появления Луны сообщается в статье, опубликованной в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society^[2].

Исследователи проследили за судьбой вещества, выброшенного в космос, в течение четырех дней после столкновения Земли и Тейи величиной с Марс. При этом учитывались различные сценарии в зависимости от скорости вращения малой планеты вокруг своей оси. Оказалось, что если Тейя не вращалась, то столкновение приводит к выбросу вещества, составляющего 80 процентов массы Луны. Это вещество под действием собственной гравитации формирует небесное тело. При небольшой скорости вращения также образуется луноподобный объект.

Образовавшаяся глыба, которая начинает летать по орбите вокруг Земли, после столкновения растет, «питаясь» материалом из диска обломков, окружающего планету. Она имеет железное ядро и внешнюю оболочку, образованную веществом Земли и Тейи.

Появление Луны 4,425 млрд лет назад

Небесные тела в Солнечной системе первые 4,5 млрд лет двигались хаотично и сталкивались друг с другом. Большинство ученых придерживается версии, что Луна была создана из-за глобального столкновения Земли и протопланеты Тейи, по размерам близкой к Марсу. Из-за столкновения произошел выброс верхних оболочек Земли на околоземную орбиту, из которых и образовалось новое небесное тело.

Но точную дату этого события установить непросто — ни один из лунных камней, привезенных на Землю астронавтами, напрямую не «сообщает» возраст этого небесного тела.

В 2020 году возраст Луны был пересчитан при помощи математической модели. Новые результаты существенно отличаются от прежних данных, которые были всего лишь гипотезой. Луна оказалась младше на 85 млн лет, чем предполагали ранее.

Немецкие ученые-геофизики применили новый подход для определения точного времени образования Луны. С помощью математического моделирования выяснилось, что Луна была создана 4,425 млрд лет назад. До этого предполагалось, что Луне 4,51 млрд лет. Таким образом, она на 85 млн лет младше, чем думали раньше. Авторы исследования рассказали о результатах своих расчетов в Science Advances.

Результаты последнего исследования, когда ученые смогли смоделировать произошедшее, показывают, что столкновение с протопланетой случилось через 140 млн лет после зарождения Солнечной системы. Нехитрые расчеты говорят, что это случилось 4,425 млрд лет назад — тогда же и появилась Луна.

Большинство моделей формирования Луны предполагают, что на ранней Луне был океан магмы, который первоначально затвердевал за счет эффективного радиационного охлаждения в космосе горячей жидкой поверхности небесного тела. Из-за этого образовывалась холодная тонкая корка, под которой Луна продолжала оставаться в расплавленном состоянии. Прежние исследования не были способны вычислить, как долго застывал магматический океан, поэтому не получалось высчитать время образования Луны. Авторы нового исследования решили рассчитать это при помощи компьютерной математической модели, впервые учитывающей все процессы, происходящие во время затвердевания магмы. Результаты показали, что магматический лунный океан полностью превратился в мантийную породу почти за 200 млн лет, а это намного больше, чем 35 млн лет, которые предполагали предыдущие исследования.

Далее ученые подсчитали, как менялся со временем состав силикатных минералов, которые сформировались во время кристаллизации магмы. Так они выстроили связь между тем, как образовывались горные породы, с разными этапами формирования магмы. В итоге удалось проследить эволюцию океана магмы на Луне до его отправной точки — то есть точного времени, когда и родилась Луна.

Что важно, возраст Луны, определенный новым способом, совпал с полученными ранее уран-свинцовым методом данными о времени завершения формирования Земли.

Процессы на Луне

2024: Впервые подсчитано, насколько быстрее летит время на Луне

В середине июля 2024 года в свете предстоящих пилотируемых полетов на Луну инженеры НАСА впервые подсчитали, насколько быстрее летит время на спутнике нашей планеты.

Согласно общей теории относительности, ход времени может быть разным в различных гравитационных контекстах. Чем мощнее гравитация, тем медленнее движется время, и наоборот. Относительно большая разница в массе Земли и ее естественного спутника означает, что время здесь, на Земле, движется медленнее. До сих пор рассчитывать эту разницу во времени не требовалось, но число пилотируемых миссий растет, а ученые рассматривают варианты размещения постоянных поселений на поверхности Луны. В таких условиях все виды систем связи и навигации необходимо будет синхронизировать, чтобы учесть разницу в течении времени.

𝓲

Unsplash

Еще в апреле 2024 года Управление по науке и технологической политике США установило крайний срок для установления лунного координированного времени (LTC) — 2026 год. Этот подход аналогичен тому, как измеряют всемирное координированное время (UTC) на Земле. Команда из Лаборатории реактивного движения НАСА в Калифорнии представила математические расчеты, согласно которым время на Луне движется на 0,0000575 секунды (57,50 мкс) быстрее, чем на земле. Получение этих данные станет ключевым этапом на пути к созданию стандартизированного LTC, который инженеры и другие исследователи могут использовать для координации деятельности на Луне.

Интересно, что вычисление разницы во времени между Землей и Луной также учитывает разницу во времени между Землей и барицентром Солнечной системы — гравитационным центром, вокруг которого вращаются все объекты нашей системы, включая Солнце. Установив синхронизированную систему отсчета между Землей и барицентром, исследовательская группа смогла наиболее точно рассчитать разницу во времени между Землей и Луной.^[3]

На Луне обнаружен кислород земного происхождения

Как стало известно в 2017 году, несмотря на то, что астрономы давно знают о наличии кислорода на Луне, лишь недавно японский космический аппарат определил наличие этого элемента, да еще и с весьма интересной природой – земной. Открытие совершил зонд SELENE (Kaguya), и глава команда планетологов Кентаро Тедара из Университета Осаки сообщил о нем на страницах журнала Nature Astronomy^[4].

Команда считает, что данная находка может не только пролить свет на некоторые подробности формирования нашей планеты несколько миллиардов лет назад, в том числе и на состояние тогдашней атмосферы, но и объяснить, каким образом кислород с Земли попал на Луну.

Примерно пять дней каждого месяца Луну от солнечного ветра защищает магнитосфера нашей планеты – область космоса в виде пузыря, где магнитное поле Земли обладает значительным влиянием. Ученые считают, что ионы кислорода могли переместиться с нашей планеты на Луну именно в один из таких периодов и в конечном итоге нашли свое пристанище в верхнем слое грунта спутника и его породе.

Геологическая активность, происходящая на Земле, в конечном итоге стерла все доказательства древней атмосферы нашей планеты. Однако ионы кислорода, имеющиеся на Луне, по-прежнему остаются нетронутыми в течение вот уже нескольких миллиардов лет. Более того, сбор образцов этого кислорода может помочь ученым понять, как земная атмосфера изменялась со временем и какое влияние эти изменения могли оказывать на эволюцию различных форм жизни.

Помимо помощи в понимании прошлого нашей планеты, такие исследования как косвенно, так и прямо помогают в реализации наших желаний по колонизации космоса. В конце концов, нам необходим кислород для дыхания, и Луна, судя по всему, кажется одной из первых вероятных точек для колонизации в ближайших планах человечества.

Япония хочет к 2030 году отправить на Луну астронавта. Глава компании Amazon и Blue Origin Джефф Безос считает, что пришло подходящее время для постоянной колонии на спутнике. Объединенные Арабские Эмираты тоже выражают свое желание основать на Луне колонию.

Солнечный ветер переносит ржавчину с Земли на Луну

В 2020 году астрономы обеспокоены тем, что Луна покрывается ржавчиной. Информация, собранная орбитальным лунным спутником «Чандраян-1», свидетельствует, что на поверхности спутника Земли присутствует гематитоподобный материал. Это удивительно, учитывая, что там нет кислорода и воды, с помощью которых мог бы образоваться оксид железа.

Еще в далеком 2008 году NASA с помощью спектрометра Moon Mineralogy Mapper, установленного на искусственный лунный спутник «Чандраян-1», собирала данные о поверхности Луны.

Тогда на карту было нанесено множество информации, впоследствии изученной командой ученых из Института геофизики и планетологии (входит в состав Гавайского университета). Недавние выводы исследователи опубликовали в издании Science Advances^[5].

В частности, данные спектрального анализа свидетельствуют, что состав полюсов Луны отличается от состава других ее поверхностей. Полюса Луны содержат гематит (Fe2O3) — весьма распространенный минерал на Земле и Марсе. Проще говоря, это ржавчина, образующаяся при окислении железа, то есть при контакте железа с кислородом и водой.

Карта распределения гематита на Луне. Гематит обозначен красным цветом. Слева северный полюс, справа — южный. Изображение: Shuai Li, Paul G. Lucey et al./ Science Advances, 2020

К примеру, Марс как раз известен своей ржавчиной, и его не просто так называют Красной планетой — железо, содержащееся в составе поверхности Марса, в прошлом вступило в реакцию с кислородом и водой и дало такой оттенок. Луна же — самое неподходящее место для образования гематита, и дело не только в водороде на ее поверхности. Для химической реакции требуются кислород либо вода, которые на Луне не обнаружены (если не считать водяного льда, следы которого нашел спектрометр тогда же, когда и гематит).

Также исследователи озадачились вопросом, как оксид железа вообще мог образоваться в присутствии большого количества водорода. Водород приносит на Луну солнечный ветер — поток заряженных частиц, исходящих от Солнца. Землю от водорода защищает ее магнитосфера. Водород является восстановителем, то есть он добавляет электроны к материалам, с которыми взаимодействует, и обычно затрудняет ржавление. А для образования ржавчины, опять же, требуется окислитель — кислород.

В ходе анализа также выявили, что гематит сосредоточен в области высоких широт — в основном, в восточной и экваториальной частях Луны, и его больше на ближней стороне, которая повернута к Земле. На основании этого ученые предположили, что образование гематита имеет отношение к Земле.

Основываясь на выводах других лунных миссий, ученые заключили, что кислородом Луну снабжает Земля. Его переносит из верхних слоев ее атмосферы солнечный ветер. А в то время, когда Луна располагается в нижней части магнитосферы Земли, магнитное поле не пропускает водород, который мешает окислению.

Таким образом, именно кислород с Земли выступает в роли основного окислителя железа при образовании гематита на Луне. И продолжается этот процесс уже несколько миллиардов лет. Кроме того, области с гематитом совпадают с местами, где спектрометр обнаружил водяной лед, то есть и вода тоже могла в прошлом выступить в роли окислителя.

Синие области на этом изображении, полученном с помощью аппарата Moon Mineralogy Mapper, показывают местонахождение водяного льда на полюсах Луны. Изображение: ISRO / NASA / JPL-Caltech / Brown University / USGS

Но любопытно, что на обратной стороне Луны, куда кислород с Земли не мог попасть, гематит тоже присутствует, хоть и в меньших количествах. Этот вопрос остается открытым, но исследователи предположили, что небольшое количество воды, которое было найдено в высоких широтах Луны, могло участвовать в образовании гематита.

В 2020 году ученые рассчитывают, что смогут получить образцы лунного гематита в рамках программы NASA «Артемида» для дальнейших исследований, чтобы найти подтверждение своей теории.

Освоение Луны

Исследование и освоение Луны представляет огромный интерес для ученых и открывает новые перспективы для освоения космоса. На Луне вполне можно построить постоянную базу: там есть вода (в виде льда в кратерах) и полезные ископаемые — например, железо и титан. Вакуум должен позволить получать сверхчистые сплавы.

Доставка полезных ископаемых на Землю, добытых на природных космических объектах, экономически не целесообразна, поэтому интерес представляет переработка полезных ископаемых непосредственно на станции добычи в космосе. Через 5-15 лет объектом для добычи и переработки полезных ископаемых вне Земли может стать Луна, поверхностный слой которой – реголит – состоит из частиц разрушенных горных пород.

При этом особого смысла повторять полеты на 2-3 дня на Луну нет никакого смысла: это слишком дорого и неэффективно. Строительство лунной базы обойдется еще дороже и потребует от космической индустрии новых, более мощных ракет и огромных затрат, на которые сейчас бюджет США вряд ли готов. К примеру, во времена программы «Аполлон» NASA получало финансирование в размере 5% от государственного бюджета, а сейчас — около одного процента^[6].

Интересы стран (кроме полезных ископаемых):

• космическая солнечная энергетика. Китай обнародовал амбициозные планы и, кажется, приступил к их реализации. Представим себе круглосуточно висящие лицом к Солнцу гигантские батареи, направляющие микроволновые пакеты гигаватт вниз, к приемникам энергии на Земле.
• спутниковый интернет. Представьте себе фермера в Боливии, стоящего перед выбором: платить за него американской компании или принять его "в подарок от китайского народа". Понятно, что он выберет.

Колонистам на Луне и Марсе предложили жить в лавовых трубках

Под поверхностью Луны и Марса можно найти обширные тоннели – лавовые трубки^[7], оставленные прошлой вулканической активностью. Некогда расплавленное вещество, неравномерно остывая, образовало эти полости, которые сохранились на давно уже почти лишенных геологической активности телах в течение миллионов, а то и миллиардов лет. Эти убежища могут стать идеальным местом для основания постоянных колоний и будущего освоения Марса и Луны. Такое предложение озвучил^[8] геолог из Падуанского университета Рикардо Поццобон (Riccardo Pozzobon) и его коллеги из Итальянского института спелеологии^[9].

ESA Astronauts training in terrestrial lava tubes in Lanzarote during the PANGEA 2016 course. Credit: ESA/L. Ricci

По словам ученых, на Земле такие лавовые трубки достигают диаметра лишь около 30 м, тогда как на Марсе, например, они могут иметь и 250 м, а на Луне способны достигать и 1 км, вытягиваясь на сотни километров. Погруженные в грунт, они предоставят надежную естественную защиту и от опасного действия радиации, и от ударов микрометеоритов – и людям, и любой другой жизни. На Луне и Марсе, лишенных собственной атмосферы и глобального магнитного поля, радиация и метеориты представляют куда большую опасность, чем на Земле.

«Потенциально, они еще и достаточно обширны для того, чтобы разместить значительные поселения, – добавил Рикардо Поццобон, выступая на прошедшем в Латвии Европейском конгрессе по планетологии (EPSC). – В лунную лавовую трубку поместился бы почти весь исторический центр Риги». Более того, европейские астронавты уже прорабатывают перспективу поселиться в таком туннеле – пока что на Земле. В рамках проекта PANGAEA прорабатываются различные аспекты такого подповерхностного поселения, начиная от геологии и заканчивая полевыми работами, которые проходят в лавовых пещерах на вулканических Канарских островах в Атлантике.

Полезные ископаемые Луны

Науке известно, что Луна обладает массой разнообразных ископаемых полезного типа, в частности, теми металлами, которые являются невероятно полезными ископаемыми для промышленности. Среди таковых следующие:

• Алюминий;
• Титан;
• Железо.

Помимо этого, в верхней части лунного грунта, первичного слоя, так называемом реголите, содержится обилие весьма редкого на Земле изотопа гелия-3, который может успешно применяться в сфере улучшения качества топлива и впоследствии применяться для перспективных реакторов термоядерного типа.

В том числе, если верить научным источникам, на Луне были найдены обильные залежи водяного льда.

Возможность использовать глубокий вакуум, присутствующий на Луне, а также дешевую солнечную энергию, открывают кардинально новые горизонты для таких сфер, как:

• Материаловедение;
• Электроника;
• Металлобработки;
• Металлургия.

Ученым удалось не только обнаружить полезные ископаемые луны, но также разработать методики их добычи. На сегодняшний день осуществляются многие разработки промышленных методик добычи из реголита:

• Кислорода;
• Множественных металлов;
• Гелия-3.

В том числе, эффективная и динамичная добыча полезных ископаемых на Луне стала возможной благодаря использованию современных технологий и оборудования. Стоит отметить, что условия для создания устройств микроэлектронного типа и процедуры обработки металлов на Земле весьма неблагоприятны по причине наличия больших объемов свободного кислорода в атмосфере. Именно кислород является фактором, который существенно ухудшает качество сварки и литья. В том числе, кислород повинен в том, что получение подложек микросхем в больших объемах практически невозможно.

Помимо того, что на Луне присутствует масса полезных ископаемых, многие ученые отмечают ее пользу для человечества в том, что на нее можно выводить те или иные опасные и вредные для здоровья людей производства, тем самым сохраняя не только здоровье всего человечества, но также и здоровье планеты Земля, ее экологию.

Лунный грунт (реголит) и вода

Лунная почва станет источником воды и топлива для космических миссий.

В течение последних 4,5 миллиардов лет поверхность Луны подвергается солнечному и космическому излучению, впоследствии чего его почва превращается в реголит — серый и сухой остаточный грунт. Для многих удивителен факт, что в нем содержится вода, которая может быть собрана и использована в долгосрочных космических миссиях. Европейское космическое агентство отлично знает об этом, поэтому к 2019 году и объявило о намерении начать добычу лунного грунта в 2025 году.

Регулярные метеоритные удары поднимают с поверхности Луны частицы воды в объёме 200 тонн ежегодно.

Лунный грунт, как любой другой материл из космоса, дает ответы на многие вопросы, связанные не только с мирозданием, но и с такими земными вещами, как физика и химия. Понимая, с чем будешь иметь дело на поверхности космического объекта, намного проще прогнозировать, с какими трудностями придется столкнуться при попытках что-то на нем построить и стоит ли этим заниматься.

А еще путем исследований и анализа можно установить, что происходило в космическом пространстве миллионы и сотни миллионов лет назад. Например, является ли Луна частью Земли, которая откололась при ударе метеорита, или есть ли на ней частицы, попавшие на Землю, занеся на нее жизнь.

2020

Опубликована первая подробная геологическая карта Луны

Специалисты из Научного центра астрогеологии Геологической службы США (USGS) совместно с инженерами NASA создали «Единую геологическую карту Луны» — первый подробный план поверхности спутника Земли. Он доступен^[10] онлайн и показывает геологическую структуру Луны с невероятной до сих пор детализацией — в масштабе 1 к 5 000 000^[11].

Orthographic projections of the "Unified Geologic Map of the Moon" showing the geology of the Moon’s near side (left) and far side (right) with shaded topography from the Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA). This geologic map is a synthesis of six Apollo-era regional geologic maps, updated based on data from recent satellite missions. It will serve as a reference for lunar science and future human missions to the Moon. Credit: NASA/GSFC/USGS.

По словам создателей карты, их работа чрезвычайно важна в свете планов по колонизации Луны в ближайшем будущем. «Люди всегда были очарованы Луной и мыслью о том, что мы могли бы [на нее] вернуться, — говорит экс-астронавт NASA и нынешний директор геологической службы Джим Рейли. — Чудесно видеть, что USGS создает ресурс, который может помочь NASA при планировании [лунных] миссий в будущем».

Для создания карты были использованы несколько снимков Луны времен программы «Аполлон», с 1961 по 1975 год. Большая часть этих фото была сделана космическими аппаратами NASA Lunar Orbiter. Дополнительно учитывалась и обновленная информация со спутниковых телескопов. Так, новые данные по приэкваториальным областям Луны получили при помощи японского аппарата «Кагуя», запущенного в 2007 году.

Также специалисты разработали универсальное стратиграфическое описание Луны, определив структуру и возраст ее горных пород. Тем самым удалось решить противоречия, возникавшие при использовании более ранних карт, в которых возраст, характеристики и названия пород часто сильно различались.

Китай опубликовал план добычи лунного грунта

Запуск китайской роботизированной миссии «Луна 5» запланирован на конец этого года. Это третий этап китайской программы лунных исследований «Чанъе»: доставка лунного грунта на Землю^[12].

В ходе миссии «Луна 5» («Чанъе 5) китайски аппарат должен прилуниться в районе Рюмкер, расположенном на севере Океан штормов. Данная область известна своей вулканической активностью в прошлом.

Миссия состоит из четырех основных этапов: выхода на орбиту Земли, полета к Луне, прилунения и возвращения на Землю. Все это делается ради двух килограммов лунного грунта, взятого не только с поверхности, но и из недр спутника Земли. Для сравнения, Соединенные Штаты в ходе шести миссий на Луну привезли на Землю 382 кг лунных образцов: камней, керна, почвы и пыли.

Ведущий автор исследования Г. Л. Чжан из Национальной астрономической обсерватории Академии наук Китая подробно описал основные задачи проекта геологической разведки Луны. Среди них не только получение лунных образцов, но создание специальных помещений и лабораторий для хранения проб, а также резервного хранилища, и подготовка и первичная обработка лунных образцов.

Образцы с поверхности и из недр будут разделены на четыре категории: образцы для постоянного хранения, резервные образцы для постоянного хранения, образцы для научных исследований и выставочные образцы.

«Все инструменты, соприкасающиеся с образцами лунного грунта, изготовлены из нержавеющей стали, тефлона, кварцевого стекла и других материалов, состав которых известен, чтобы исключить ошибки в ходе дальнейшего научного анализа. Содержание воды и кислорода в контейнерах. Заполненных азотом, будет строго контролироваться, что защитит лунные образцы от земных загрязнений», — отмечает Чжан.

Китайцы серьезно относятся к обработке, хранению и предварительной проверке лунных образцов. Описанная технология во многом схожа с той, что применялась в ходе миссий «Апполон», заметил бывший куратор астрономических материалов НАСА Карлтон Аллен. «Азота для подготовки, разделения и хранения образцов оказалось вполне достаточно», — сказал он.

2019: Ученые увеличили в 100 раз оценку запасов воды в лунных кратерах

Сравнение приполярных кратеров на Луне и Меркурии указало, что в них могут скрываться залежи миллиардов тонн водяного льда — примерно в 100 раз больше, чем считалось ранее, пишут ученые в статье, опубликованной в Nature Geoscience. Однако эта вода быстро испаряется в космос даже из кратеров, которые всегда находятся в тени, установили авторы другой статьи, опубликованной в Geophysical Research Letters^[13].

Сегодня ученые не сомневаются в существовании на Луне значительных запасов водяного льда. В частности, много воды должно быть на дне постоянно затененных кратеров в районе южного полюса. Более точные оценки сделать сегодня затруднительно, так как на данный момент наиболее подробные данные получаются при помощи изучения отраженного света — так работает прибор LAMP на борту американского орбитального зонда LRO. Однако в темных кратерах по определению мало света, поэтому измерения не позволяют регистрировать малые количества воды.

Астрономы из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе под руководством Лиора Рубаненко (Lior Rubanenko), провели параллели между Луной и Меркурием. На полюсах этих объектов, несмотря на значительную разницу в расстоянии до Солнца, условия во многом похожи. В частности, температура в тени и на освещенной части сильно отличается из-за почти полного отсутствия атмосферы.

Наиболее подробные данные о самой короткопериодической планете Солнечной системы собрал аппарат MESSENGER. В частности, на его борту был прибор Mercury Laser Altimeter, позволяющий измерять высоту особенностей рельефа. Авторы работы использовали эту информацию для построения зависимости между размером и глубиной двух тысяч кратеров, расположенных на северном полюсе Меркурия. Оказалось, что кратеры становятся заметно менее глубокими ближе к полюсу, что ученые связывают с накоплением выпадающих в осадок веществ, в том числе водяного льда, а в некоторых местах толщина таких покровов составляет до 50 метров.

Сравнение результатов с аналогичными данными для 12 тысяч кратеров на Луне и выявило похожую зависимость для южного полюса ближайшего космического тела. Исследователи также связывают это с накоплением водяного льда. Пространственное расположение кратеров с известными залежами льда коррелирует с уменьшением глубины, что авторы считают подтверждением предложенной интерпретации. Если предположить что все 10 тысяч квадратных километров затененных мест на поверхности Луны покрыты десятиметровым слоем льда, то суммарное его количество будет составлять порядка 100 миллиардов тонн, что примерно в 100 раз больше предыдущих оценок.

В другой работе ученых под руководством сотрудника Центра космических полетов NASA имени Годдарда Уильяма Фарелла (William Farrell) описывается влияние солнечного ветра и микрометеоритов на лед в затененных кратерах. Авторы показывают, что взаимодействие с расширяющимися потоками плазмы от звезды и постоянно падающими небольшими телами приводит к постоянному улетучиванию верхних слоев. Это связано с небольшой гравитацией Луны и отсутствием атмосферы, из-за чего выбитая с поверхности микроскопическая частица может подняться высоко над поверхностью, оказаться под воздействием прямых солнечных лучей и упасть лишь в десятках километров от прежнего места.

В результате слой толщиной около полумикрона должен полностью разрушаться на масштабе двух тысяч лет. По оценкам исследователей, над полярными кратерами с залежами льда должно находиться разреженное облако воды. Крупный кратер около 40 километров в диаметре должен излучать примерно 1019 молекул воды в секунду. Подтвердить это смогут будущие измерения: авторы прогнозируют концентрацию над кратерами около 10 молекул в кубическом сантиметре.

2018: Индия намерена стать лидером по добыче гелия-3 на Луне

Как сообщил в июне 2018 года прессе глава Индийской организации космических исследований (ИСРО) доктор Кайласавадиву Сиван, главной целью лунной миссии, которую ИСРО намерена отправить к спутнику Земли в октябре 2018 года, станет поиск воды и гелия-3^[14].

Доктор Сиван отметил, что запасы этого изотопа на Луне теоретически способны обеспечивать глобальные энергетические потребности в течение не менее 250 лет. "Страны, обладающие возможностью доставлять этот источник с Луны на Землю, будут руководить этим процессом. Я не хочу быть просто их частью, я хочу быть впереди них,- цитирует в среду главу ИСРО телеканал NDTV.

По мнению Сивана, предстоящая индийская лунная миссия упрочит положение Индии среди государств и компаний, участвующих в гонке к Луне, Марсу и еще дальше во имя научных, коммерческих или военных целей.

Индия планирует отправить в октябре к спутнику Земли автоматическую экспедицию "Чандраян-2" в составе орбитального модуля и посадочного модуля с небольшим луноходом на борту, который должен высадиться в районе Южного полюса Луны. В ИСРО отмечают, что практически все лунные миссии, организованные разными государствами в прошлом, исследовали, в основном, регионы на экваторе Луны и пока никто не пытался серьезно исследовать полюса.

Какие страны были на Луне

На август 2019 г

На август 2019 г США возглавляют список с 30 успешно завершенными миссиями на Луну или ее орбиту в период с 1959 по 2013 год.

C 1959 по 1976 год в СССР было выполнено 23 таких миссии.

Китай активизировал свою космическую программу в 2000-х годах и осуществил свою первую миссию по программе Чанъе в 2007 году.

Израиль - единственная страна, которая может оглянуться назад только на неудачные миссии. Их одиночная лунная миссия, выполненная некоммерческим SpaceIL, потерпела крушение на луне в феврале 2019 года.

Трамп требует "не просто присутствия, а доминирования" в ближнем космосе и ставит задачи возвращения на Луну к 2024-му; Китай собирается построить базу на лунном полюсе к 2030-му; Россия думает о том же, Индия готовится посадить первый аппарат на Луну в сентябре, и даже Израиль, недавно попытался (просто не вышло).

Лунная программа РФ

Основная статья: Лунная программа России

Лунная программа Китая

Основная статья: Лунная программа Китая

Лунная программа США

Основная статья: Лунная программа США

Лунная программа Германии

2018: Через год на Луне появится 4G

Nokia и оператор мобильной связи Vodafone при поддержке немецкой космической компанией Part-Time Scientists развернут на Луне сеть 4G, сообщает в начале 2018 года Engadget^[15]. Они доставят телекоммуникационное оборудование на естественный спутник Земли в 2019 году^[16].

В 2016 году частная немецкая компания PTScientists объявила о намерении отправить на Луну пару роверов Lunar Quattro, сконструированных совместно с Audi. Они приземлятся в районе места посадки космического корабля «Аполлон 17», на котором состоялся последний пилотируемый полет на спутник Земли, и оценят состояние оставленного там в 1972 году лунохода. Это будет первая в истории частная миссия на Луну. Ее старт намечен на 2019 год. Изначально для связи с Землей и коммуникации между роверами планировалось использовать аналоговое радио. Однако 4G расходует меньше энергии, что позволит передавать больше данных.

Сеть будет создана на базе технологии Nokia Ultra Compact Network на основе малой соты. Это малогабаритное портативное оборудования для быстрого развертывания сети 4G, которое умещается в рюкзаке и весит менее пяти килограмм. На частоте 1800 мегагерц луноходы будут отправлять данные модулю Autonomous Landing and Navigation Module (ALINA), который затем передаст их в центр управления миссией в Берлине. В частности, роверы будут присылать на Землю HD-видео, снимки и результаты научных экспериментов.

Отмечается, что луноходы будут получать от солнечных батарей примерно 90 ватт энергии. Половина этого объема понадобится для того, чтобы привести аппараты в движение, а половину будет использоваться для связи с Землей. Для запуска луноходов будет использована ракета SpaceX Falcon 9, однако для сокращения расходов PTScientists разделит полезную нагрузку с другими компаниями.

Лунная программа Израиля

2020: Израиль планирует отправить на Луну космический аппарат в 2024 году

В декабре 2020 года стало известно о планах Израиля по запуску на Луну нового спускаемого аппарат под названием «Берешит-2», который намечен на 2024 год. Об этом сообщило информагентство ТАСС Информационное агентство России со ссылкой на данные компании SpaceIL.

«Мы с гордостью сообщаем, что "Берешит-2" отправится на Луну в первой половине 2024 года. Станция будет включать в себя два посадочных модуля, каждый из которых будет проводить эксперименты на поверхности Луны, а также орбитальный аппарат, который останется на орбите на несколько лет», — говорится в сообщении SpaceIL. Также было объявлено о том, что работу по созданию станции «Берешит-2» SpaceIL будет вести совместно с Israel Aerospace Industries, а также Израильским космическим агентством.

Напомним, о планах SpaceIL по запуску нового лунного аппарата было объявлено в апреле 2019 года, через несколько дней после того, как первый зонд «Берешит» разбился о поверхность Луны. Стоит отметить, что «Берешит» является первым в истории аппаратом, который был создан частной компанией и сумел достичь поверхности спутника Земли.

Работа по созданию аппарата «Беришит» началась в 2011 году в рамках конкурса Google Lunar X Prize. Для победы в нём было необходимо без государственного финансирования создать космический аппарат и доставить его на лунную поверхность. По условиям конкурса, до 31 марта 2018 года аппарат должен был преодолеть не менее 500 метров по поверхности Луны, но ни один из участников не смог выполнить эти условия, поэтому победитель так и не был выявлен.

Несмотря на это, SpaceIL продолжила разработку и 22 февраля 2019 года отправила свой аппарат в космическое пространство с помощью ракеты-носителя SpaceX Falcon 9. Через два с половиной месяца «Беришит» должен был совершить мягкую посадку на поверхность Луны, но потерпел крушение. Согласно имеющимся данным, причиной аварии стал сбой в работе главного двигателя. Стоит отметить, что даже это достижение было оценено в Google Lunar X Prize и компания SpaceIL получила $1 млн, хотя её аппарат так и не проехал нужную дистанцию по лунной поверхности.

Лунная программа Южной Кореи

2023: Hyundai создаст собственный луноход с автономным управлением

Hyundai Motor Group объявила, что начала строительство лунохода в сотрудничестве с крупными корейскими исследовательскими институтами и надеется запустить его на Луну в 2027 году. Об этом стало известно 21 апреля 2023 года. Подробнее здесь.

Лунная программа Японии

2023: Японский посадочный модуль потерпел крушение на Луне из-за неисправного ПО

26 мая 2023 года компания ispace обнародовала результаты расследования причин крушения лунного посадочного модуля Hakuto-R. По мнению специалистов, авария произошла по вине бортового программного обеспечения. Подробнее здесь.

2022: Япония отправила на Луну посадочный модуль Hakuto-R

Не успел вернуться на Землю лунный модуль Orion американской программы Artemis 1, благополучно приводнившийся в Тихом океане и уже поднятый на борт десантным кораблем ВМС США, как на Луну отправилась Япония. Об этом стало известно 14 декабря 2022 года. Подробнее здесь.

2017: Япония построит на Луне подземную базу

Японский спутник «Кагуя» обнаружил подземную пещеру на Луне, которая в будущем подойдет для строительства лунной базы^[17].

Научные сотрудники японского Национального аэрокосмического агентства (JAXA) отметили, что обнаруженная пещера имеет 50 км в длину и примерно 100 м в ширину. Предположительно, она образовалась в результате вулканической деятельности, а ее возраст составляет около трех с половиной миллиардов лет. Находится пещера в районе кратера Мариуса на внешней стороне Луны.

Обнаружение подземной пещеры таких размеров увеличивает шансы ученых построить на Луне внеземную базу. Естественное природное образование даст возможность защитить людей от вредного космического излучения.

По словам исследователя Юниши Харуяма, ученые допускали наличие таких крупных геологических образований, и только сейчас теория подтвердилась. В ходе дальнейших исследований ученые выяснят все характеристики пещеры.

Лунная программа Турции

2021: План запуска посадочного модуля на Луну с собственной пусковой установкой

Согласно обновлённой космической программе Турции на февраль 2021 г, первая часть миссии на Луну назначена на конец 2023 года: ракета-носитель тяжёлого класса Falcon 9 от SpaceX выводит первый турецкий лунный орбитальный аппарат на низкую околоземную орбиту. После отделения лунного орбитального аппарата запускается гибридный ракетный двигатель и направляет лунный орбитальный аппарат на Луну (жесткая посадка).

Вторая часть турецкой лунной миссии: в 2028 году Турция планирует запустить посадочный модуль на Луну с собственной пусковой установкой.

Лунная программа в Индии

2023

Индийский луноход Pragyan cовершил успешную посадку на Луну

23 августа 2023 года Индия стала первой в мире страной, которая смогла успешно посадить космический аппарат на южном полюсе Луны. Посадочный модуль индийской автоматической лунной станции «Чандраян-3» осуществил мягкую посадку, сообщила Индийская организация космических исследований. Подробнее здесь.

Индия успешно запустила ракету с лунной станцией

14 июля 2023 года Индийская организация космических исследований (ISRO) объявила об успешном запуске ракеты Mark-3 (LVM3) с космическим аппаратом Chandrayaan-3 («Чандраян-3») — автоматической межпланетной станцией, предназначенной для исследования Луны. Подробнее здесь.

Изучение Луны в Италии

1609: Карта Луны Галилея

Карта Луны, созданная Галилеем, 30 ноября 1609 года.

В 1609 году Галилей впервые зарисовал луну используя 32–х кратный телескоп. Благодаря этому, удалось подтвердить, что Луна — не гладкая сфера, как считалось ранее, а обладает выраженным рельефом с горами и низменностями. По теням от гор удалось даже определить их среднюю высоту — около семи километров.

Космос и спутниковые системы

Примечания