Зачем мы исследуем луну
Многие думают, что Луна — это просто серый каменный шар на нашем небе. Удивительно, но многие ученые, похоже, разделяют это мнение.
Учтите, что следы ботинок астронавтов Аполлона, которые ходили по Луне, все еще там, и их можно увидеть с орбиты . Это потому, что на Луне нет земной атмосферы, поэтому ее поверхность остается практически неизменной годами. Этот единственный факт делает Луну геологической капсулой времени.
Во времена ранней Солнечной системы примерно 4 миллиарда лет назад астероиды и кометы с большой скоростью бомбардировали планеты и их спутники. Большинство кратеров, образовавшихся в результате таких ударов на Земле, больше не видны из-за эрозии ветром и водой. Но Луна, лишенная таких процессов, сохранила большинство своих кратеров примерно в таком же состоянии на протяжении миллионов и миллионов лет.
Мы также знаем, что жизнь на Земле возникла примерно в то же время, что и удары астероидами, и что астероиды и/или кометы, вероятно, принесли воду и органику на нашу планету. Изучение все еще нетронутых кратеров на Луне того времени является ключом к пониманию того, что на самом деле произошло в этот период истории Солнечной системы , что делает его важной частью истории нашего происхождения.
Ученые также используют Луну в качестве эталона возраста , чтобы определить, насколько стары или молоды объекты в других мирах, например, на Марсе, Меркурии и лунах по всей Солнечной системе.
В отличие от Земли и Венеры, на Луне отсутствует какая-либо значительная тектоническая активность, а это означает, что структура ее недр должна хорошо сохраниться с момента ее образования около 4,4 миллиарда лет назад. Это дает ученым возможность понять, как формируются внутренности планет в больших размерах. Изучение лунных гор , которые почти мгновенно образуются в результате ударов астероидов или комет, дает ученым возможность заглянуть внутрь Луны, как и ее более темные области, которые представляют собой затвердевшие лавовые равнины со времен активного вулканизма на нашей Луне. Изучение некоторых важных мест на обратной стороне Луны открывает уникальные возможности для изучения лунной мантии .
Это не только наука, Луна также имеет технологическую и экономическую ценность. За последние два десятилетия NASA и ISRO вместе обнаружили водяной лед на полюсах Луны с помощью индийского лунного орбитального аппарата Chandrayaan 1 . Будущие места обитания людей на Луне могли бы использовать этот водяной лед для получения питьевой воды, воздуха для дыхания и ракетного топлива. В погоне за возможностью предоставления коммерческих услуг нашему космическому соседу многие компании и организации по всему миру проявляют повышенный интерес к строительству на Луне.
Кроме того, ученые изучают нашу Луну, чтобы понять, как космическая радиация и бомбардировка микрометеоритами могут повлиять на астронавтов, живущих в глубоком космосе в течение длительного времени, например, во время миссий на Марс. Близость нашей Луны делает ее отличной испытательной площадкой для технологий, необходимых для исследования дальнего космоса, включая отправку людей на Марс. Например, грядущая международная лунная орбитальная станция Gateway под руководством НАСА будет изучать природу излучения дальнего космоса и его долгосрочное воздействие на астронавтов. В долгосрочной перспективе низкий гравитационный барьер Луны может сделать ее эффективной ракетной платформой для устойчивого расширения населенных пунктов по всей Солнечной системе.
Краткая история освоения Луны и пути вперед
На протяжении веков телескопы были самым передовым средством для изучения Луны, начиная с наблюдений Галилея за ее кратерами, горами и долинами. Наступление космической эры в 1957 году означало, что мы могли отправить орбитальные аппараты вокруг Луны, чтобы сфотографировать и нанести на карту эти объекты с высоким разрешением, а роботизированные посадочные модули и марсоходы могли еще ближе рассмотреть поверхность. В 1960-х годах НАСА отправило серию космических кораблей «Рейнджер», чтобы намеренно врезаться в Луну. Они прислали более 15 000 фотографий во время своего падения, которые показали нам, что Луна покрыта кратерами на всей поверхности . Это позволило НАСА выбрать безопасные места для посадки астронавтов Аполлона.
Примерно в то же время советский орбитальный аппарат «Луна-10» обнаружил, что гравитационное поле Луны бугристое . Эти аномалии привели к непреднамеренному падению космического корабля на поверхность Луны , и их нужно было избегать для обеспечения безопасной посадки Аполлона. Позже, в 1998 и 2011 годах, НАСА запустило Лунный разведчик и два орбитальных аппарата GRAIL, чтобы составить подробные гравитационные карты Луны. Эти карты помогли ученым увидеть особенности за пределами поверхности и лучше понять внутреннюю часть Луны.
В период с 1969 по 1972 год 12 астронавтов ходили по Луне в рамках программы НАСА «Аполлон» . Научные эксперименты Аполлона дали революционное представление о том, как сформировалась Луна , было ли у нее когда-то глобальное магнитное поле, о природе ее вулканизма и многом другом. С тех пор люди не возвращались, и Луна остается единственным миром, кроме Земли, который мы когда-либо посещали сами.
Китайская лунная программа
Китай успешно высадил на Луну три космических корабля: «Чанъэ-3» в 2013 году, «Чанъэ-4» в 2019 году и миссия по возвращению образцов « Чанъэ-5 » в 2020 году. Луна в этом столетии до сих пор, в то время как Израиль и Индия столкнулись с душераздирающими авариями своих спускаемых аппаратов Beresheet и Chandrayaan 2 соответственно. Chang’e 4 — это первая в мире миссия, которая приземлится на обратной стороне Луны, где есть потенциал для преобразующей радиоастрономии из-за отсутствия помех с Земли.
Ровер Chang’e 4, Yutu 2, исследует приземлившийся район в поисках ключей к прошлому Луны. Это потому, что этот регион находится в самом большом и глубоком лунном кратере, бассейне Южный полюс-Эйткен . Поскольку этот древний кратер содержит ключи к разгадке того, что происходило в Солнечной системе около четырех миллиардов лет назад, миссия по возвращению проб отсюда была оценена как высший приоритет в последних трех Планетарных десятилетних исследованиях , отчете, который публикуется США каждые 10 лет
С помощью Chang’e 5 Китай успешно доставил образцы из геологически молодого и уникального региона Луны, которые показали, что термическая история Луны сложна .
Вода на Луне
Данные орбитального аппарата ISRO Chandrayaan 1 показали, что водяной лед на полюсах Луны находится внутри холодных, постоянно темных кратеров . Основываясь на дистанционных наблюдениях с помощью радаров на борту Chandrayaan 1 и LRO, ученые подсчитали, что на полюсах Луны находится не менее 600 миллиардов килограммов водяного льда, чего достаточно, чтобы заполнить не менее 240 000 плавательных бассейнов олимпийского размера.
Скоро орбитальный аппарат Chandrayaan 2, запущенный в 2019 году, подсчитает количество водяного льда на лунных полюсах и составит его карту. Первый южнокорейский лунный орбитальный аппарат KPLO также поможет обнаружить обширные залежи полярного водяного льда с помощью своей сверхчувствительной камеры. Предстоящий орбитальный аппарат NASA Lunar Trailblazer предоставит нам беспрецедентные глобальные карты высокого разрешения с указанием количества, распределения и состояния воды на Луне.
Сообщества ученых и исследователей Луны еще не пришли к единому мнению о том, что мы действительно можем использовать водяной лед на полюсах Луны для потребительских нужд будущих мест обитания и многого другого. Вот почему наземные миссии, такие как предстоящий марсоход НАСА VIPER , будут более внимательно изучать водяной лед и другие ресурсы внутри некоторых постоянно затененных областей , что позволит нам узнать, как мы можем добывать воду, чтобы устойчиво жить на Луне в будущем. будущее.
С этой целью мы создаем технологии , которые позволят нам исследовать полюса Луны, в том числе получить возможность приземляться и перемещаться по чрезвычайно каменистой полярной местности , а затем, что крайне важно, функционировать в холодных водных регионах без доступа к солнечному свету или связи с Землей. Японское и индийское космические агентства, JAXA и ISRO, планируют запустить совместную миссию марсохода, аналогичную VIPER, не ранее 2025 года под названием Lunar Polar Exploration (LUPEX) для исследования южного полюса Луны.
НАСА возвращается на Луну
В 2009 году НАСА запустило лунный разведывательный орбитальный аппарат (LRO), что стало первым преднамеренным шагом к их устойчивому возвращению на нашу Луну. За более чем десятилетие с тех пор LRO выпустила самые полные карты Луны с самым высоким разрешением на сегодняшний день, включая глобальные изображения и топографию, а также измерения температуры и многое другое. Его обширный набор данных помог спланировать почти все современные роботизированные миссии по высадке на Луну.
Происхождение Луны
Откуда взялась наша Луна? Происхождение нашего космического спутника — фундаментальный вопрос планетологии.
Астронавты НАСА «Аполлон» вернули на Землю в общей сложности 382 килограмма образцов лунного грунта, горных пород и керна . Советский Союз, используя три миссии роботизированных образцов в период 1970-1976 годов, вернул на Землю около 300 граммов материала . Эти образцы даже сегодня анализируются в лабораториях по всему миру и продолжают давать представление о том, как образовалась наша Луна. На самом деле ученые считают, что Земля и Луна имеют общее происхождение .
В то время как образцы Аполлона и Луны произвели революцию в нашем понимании происхождения Луны, они были в основном из схожих геологических областей и, следовательно, не представляли всю Луну. Чтобы продолжить собирать воедино сложное происхождение и историю системы Земля-Луна, нам нужны образцы из новых мест , в том числе доступ к нетронутым породам из-под поверхности и из дальней стороны.
Именно здесь кампания NASA Artemis наиболее интригует. Ожидается, что Артемида предложит множество возможностей для доставки нетронутых образцов с южного полюса Луны, включая получение лунного льда в качестве криогенных образцов . Китайская миссия «Чанъэ-6» также соберет образцы лунных южных полюсов в 2026 году, возможно, из крайне желательного бассейна Южный полюс-Эйткен . Тем не менее, поскольку роботизированные инструменты для поверхностных исследований все больше развиваются, ученые предположили в 2021 году , что даже миссии, подобные тем, которые проводятся в рамках программы CLPS НАСА и посещают различные места, могут дать важную информацию о происхождении и эволюции Луны, сосредоточив внимание на точном измерении микроэлементо
