Лунный заяц, картофель и звезды: тайны обратной стороны Луны

Впервые обратную сторону Луны человечество увидело в середине ХХ века, а увидев, было поражено тем, как непохожа она на привычную видимую. Лишь теперь к ней отправлена сложная, многосоставная миссия, готовая совершить мягкую посадку и рассмотреть этот бугристый, усеянный кратерами ландшафт вблизи.

Другая сторона

Двигаясь вокруг недалекой и к тому же довольно массивной Земли, Луна стабилизируется в ее гравитационном поле и оказывается постоянно развернута к нам одной и той же стороной. Небольшие колебания оси позволяют лишь иногда увидеть самый край противоположного полушария. Окинуть его взглядом человечество сумело лишь в 1959 году, когда советский зонд «Луна-3» облетел спутник и прислал первые снимки с той стороны. Фантастические повести об укрывшейся там лунной цивилизации, конечно, не подтвердились.

Но обратная сторона преподнесла другой сюрприз: она оказалась совсем непохожей на ту Луну, которой мы привыкли любоваться в небе. Астронавт экспедиции Apollo 8 Уильям Андерс, которому в 1968 году довелось в числе первых увидеть обратную сторону спутника своими глазами, сказал, что она напоминает песочницу после детского дня: практически лишенная ровных участков, густо испещренная кратерами.

Китайская миссия Chang’e 4 — первая на обратной стороне Луны

Гладкие лунные моря покрывают почти треть видимой стороны, но только 1% обратной. Из более чем 20 этих обширных, залитых темным вулканическим базальтом равнин целиком на обратной стороне находятся только два — море Мечты и море Москвы. Здесь вообще много знакомых нашему уху топонимов, появившихся после первых пролетов советских аппаратов, а затем и в первом атласе, подготовленном Академией наук СССР в 1960 году. Кратеры Иоффе и Белопольский, Вавилов и Титов — обратная сторона Луны усеяна воронками намного гуще, чем видимая. Все выглядит так, будто с одного бока молодая Луна остыла раньше, а с другого еще долго периодически заливалась лавой, которая стирала следы случайных метеоритов.

Нехватки в моделях, объясняющих эту странность, нет. Так, различия полушарий могли появиться после удара особо крупного обломка Тейи — гипотетического небесного тела, которое лишь незадолго до того само столкнулось с Землей и привело к появлению Луны. А в 2016 году «двуличие» связали с дополнительным потоком тепла, который получала видимая сторона еще молодого спутника от Земли. В результате обратная сторона охлаждалась и конденсировалась быстрее и оказалась толще, так что столкновения с метеоритами оставляли на ней лишь шрамы. Видимая же долгое время была слишком тонка, и многие удары заставляли ее кору трескаться, вызывая разливы тогда еще расплавленной магмы и образование многочисленных видимых с Земли морей.

Их темные пятна вызывают в памяти туманные образы и многим напоминают кролика — и «кролики» на Луне действительно имеются: именно в честь мифического нефритового зайца Юйту называются китайские луноходы, а вся серия китайских лунных миссий носит имя его небесной хозяйки Чанъэ. Очередная из них — Chang’e 4 — стала первой в истории, отправленной для высадки на обратной стороне Луны.

1. Телескоп и база

Различия между видимой и обратной сторонами Луны отражаются и в разных подходах к их будущему освоению. Первая привлекает своей доступностью и удобством связи с Землей, и где-нибудь здесь вскоре начнется создание постоянной базы. Обратная сторона — изолированное царство тишины и вечного покоя, не нарушаемого ни беспрерывным радиошумом Земли, ни геологической активностью. Астрономы питают большие надежды на установку здесь огромного (вплоть до 100 км в диаметре) телескопа, который сможет вести наблюдения, недоступные для других инструментов. Однако для миссии Chang’e 4 научные задачи далеко не главное. Как и вся китайская лунная программа, она носит скорее технический характер. Тем не менее ее работа затрагивает оба эти направления: новые наблюдения и эксперименты пригодятся и для строительства обитаемой станции, и для работы перспективного мегателескопа.

2. Сорочий мост

В 61 500 км за Луной находится условная точка либрации L2 — одно из мест, где притяжения Луны и Земли уравновешивают друг друга и центробежную силу. Расположенный здесь зонд останется на месте, а все, оказавшееся поблизости, будет испытывать слабую тягу к этой точке. Так и почти полутонный зонд Queqiao («Сорочий мост») описывает круги вокруг L2, двигаясь по гало-орбите, чтобы постоянно удерживать в видимости и Землю, и обратную сторону Луны, где работает спускаемый аппарат. Это позволяет поддерживать связь с миссией, недоступной для прямых коммуникаций, а заодно проводить астрономические наблюдения. Queqiao стартовал на борту ракеты Long March 4C и прибыл к цели еще в июне 2018 года, став первым зондом, работающим на такой необычной орбите. На борту он доставил пару 45-килограммовых микроспутников Longjiang для изучения поверхности Луны. Автоматический запуск первого прошел неудачно, однако Longjiang-2 благополучно вышел на расчетную траекторию.

3. Спуск в кратер

Основная часть миссии стартовала 7 декабря с космодрома Сичан с помощью ракеты-носителя Long March 3B. 3 января спускаемый аппарат должен совершить мягкую посадку в бассейне Южный полюс — Эйткен, древнейшей и крупнейшей на Луне ударной структуре, близ гладкого и округлого кратера Карман диаметром около 180 км. Толщина коры в этой области невелика, что обещает неплохие перспективы изучения мантийных пород. Сам 3,6-тонный модуль копирует предыдущую миссию Chang’e 3, он даже был произведен в качестве дублера, но с тех пор прошел серьезную модернизацию и стал тяжелее в целых три раза. Помимо нескольких камер, аппарат несет новые научные инструменты, изготовленные партнерами из Европы, — например, спектрометр LFS для регистрации вспышек, создаваемых ударами солнечных частиц о поверхность Луны. Питается зонд от бортового радиоизотопного термоэлектрогенератора (РИТЭГа).

Модуль

4. Лунный заяц

По легким откидным рельсам из спускаемого модуля на поверхность выкатится еще один бывший дублер Chang’e 3, небольшой луноход. Как и его предшественник, «лунный заяц» Yutu, он движется на шести колесах, оснащен парой солнечных панелей и тарелкой антенны, хотя и лишился его роботизированной руки-манипулятора. 140-килограммовый ровер размерами 1,5 х 1,0 х 1,1 м несет инфракрасный спектрометр и георадар для картографирования поверхности и лежащих ниже структур, а также шведский анализатор ASAN для наблюдения за взаимодействием солнечного ветра, реголита и местных магнитных полей. Оснащен он и камерами, включая панорамную — точно такую, как и та, что помогла предыдущему «зайцу» прислать на Землю потрясающие снимки.

Луноход Yutu

5. Заглянуть на глубину

Специалисты отмечают, что миссия не слишком хорошо вооружена для проведения химического анализа, и помимо изучения магнитных явлений главное ее научное направление составляет геофизика — понимание внутреннего устройства и прошлого Луны. Chang’e 4 изучит структуру обратной стороны и позволит провести дополнительные сравнения с видимой, намного более изученной. Возможно, он позволит даже установить возраст всего огромного кратера Южный полюс — Эйткен и лучше понять произошедшее при том колоссальном ударе, который оставил эту низину. Базальтовая лава, покрывающая место посадки, должна рассказать о внутреннем составе Луны и ее практически затихшем вулканизме.

6. Прорастить рассаду

Помочь создателям будущей лунной базы должен эксперимент, ради которого на борту посадочного модуля размещен целый 3-килограммовый герметичный контейнер. Заполненный водой, яйцами насекомых (включая шелкопрядов), семенами картофеля и неприхотливой резуховидки Таля, он впервые позволит напрямую проверить, как будут прорастать растения и развиваться животные в «лунном парнике». Теоретически все рассчитано таким образом, чтобы первые вырабатывали столько же кислорода, сколько сжигали вторые, и на какое-то время эта биосистема должна стабилизироваться. За развитием лунного сада будет следить видеокамера.

7. Прислушаться к звездам

Многие астрономы с особенным нетерпением ждут результатов работы размещенного на борту Chang’e 4 радиоспектрометра — фактически это первый телескоп, который заработает на обратной стороне Луны. Наблюдения в радиодиапазоне от 0,1 до 40 МГц провести с Земли невозможно из-за влияния атмосферы, но аппарат попробует рассмотреть межзвездный газ Млечного Пути именно в этих волнах. Через ретранслятор орбитального модуля Queqiao собранные данные будут переданы для обработки ученым. Возможно, именно по такой схеме через несколько десятилетий на обратной стороне заработает полноценный стационарный телескоп.

Источник

Источник