Исследование Луны - Exploration of the Moon

Лунный модуль " Аполлон-12" " Интрепид" готовится спуститься к поверхности Луны.  Фотография НАСА Ричарда Ф. Гордона-младшего.

Физическое исследование Луны началось, когда космический зонд « Луна-2» , запущенный Советским Союзом , упал на поверхность Луны 14 сентября 1959 года. До этого единственным доступным средством исследования были наблюдения с Земли. Изобретение оптического телескопа сделало первый скачок в качестве лунных наблюдений. Галилео Галилей считается первым человеком, который использовал телескоп в астрономических целях; Сделав свой собственный телескоп в 1609 году, горы и кратеры на поверхности Луны были одними из первых его наблюдений с его использованием.

Программа НАСА « Аполлон» была единственной программой по успешной высадке людей на Луну , что было выполнено шесть раз. Первая посадка состоялась в 1969 году, когда два астронавта « Аполлона-11» разместили научные инструменты и вернули на Землю лунные образцы .

Первую беспилотную посадку на обратной стороне Луны совершил китайский космический корабль Chang'e 4 в начале 2019 года, успешно осуществивший запуск лунохода Юту-2 .

Перед космическим полетом

Исследование Луны от Роберта Гука Micrographia , 1665
Самый ранний из сохранившихся дагерротипов Луны Джона В. Дрейпера (1840 г.)
Фотография Луны, сделанная Льюисом Резерфердом в 1865 году.

Древнегреческий философ Анаксагор (д. 428 г. до н.э.) считал , что Солнце и Луна были и гигантские сферические камни, и что последний отражает свет первого. Его нерелигиозный взгляд на небеса стал одной из причин его заключения и последующего изгнания. В своей книге на лице в Orb Луны , Плутарх предположил , что Луна имеет глубокие вырезы , в которых свет Солнца не доходили и что пятна не что иное, как тени рек или глубоких пропастей. Он также допускал возможность обитания Луны. Аристарх пошел еще дальше и вычислил расстояние от Земли вместе с ее размером, получив значение расстояния в 20 раз больше радиуса Земли (реальное значение - 60; радиус Земли был примерно известен со времен Эратосфена ).

Хотя китайцы династии Хань (202 г. до н.э. – 202 г. н.э.) считали, что Луна является энергией, приравненной к ци , их теория «радиационного влияния» признавала, что свет Луны был просто отражением Солнца (упомянутого выше Анаксагором) . Это было поддержано основными мыслителями, такими как Цзин Фан , который отмечал шарообразность Луны. Шен Го (1031–1095) из династии Сун (960–1279) создал аллегорию, приравнивающую растущую и убывающую Луну к круглому шару из отражающего серебра, который, если его облить белым порошком и смотреть сбоку, будет казаться быть полумесяцем.

К 499 году нашей эры индийский астроном Арьябхата упомянул в своей книге «Арьябхатия», что отраженный солнечный свет является причиной сияния Луны.

Хабаш аль-Хасиб аль-Марвази , персидский астроном , проводил различные наблюдения в обсерватории Аль-Шаммисия в Багдаде между 825 и 835 годами нашей эры. Используя эти наблюдения, он оценил диаметр Луны в 3037 км (эквивалент 1519 км радиуса) и расстояние от Земли до 346 345 км (215 209 миль), что близко к принятым в настоящее время значениям. В 11 - м века, исламские физики , Альхазно , исследовались лунный свет , который он доказал через экспериментирование происходит от солнечного света , и правильно сделал вывод , что он «излучает свет от тех участков поверхности которых свет ударов солнца.»

В средние века , до изобретения телескопа, все большее число людей начинало распознавать Луну как сферу, хотя многие полагали, что она «идеально гладкая». В 1609 году Галилео Галилей нарисовал один из первых телескопических рисунков Луны в своей книге Sidereus Nuncius и отметил, что она не была гладкой, но имела горы и кратеры. Позже, в 17 веке, Джованни Баттиста Риччоли и Франческо Мария Гримальди нарисовали карту Луны и дали многим кратерам названия, которые они имеют до сих пор. На картах темные части поверхности Луны назывались maria (единственная кобыла ) или морями, а светлые части назывались terrae или континентами.

Томас Харриот , как и Галилей, нарисовал первое телескопическое изображение Луны и наблюдал его в течение нескольких лет. Его рисунки, однако, остались неопубликованными. Первая карта Луны была составлена ​​бельгийским космографом и астрономом Майклом Флораном ван Лангреном в 1645 году. Два года спустя гораздо более влиятельная работа была опубликована Иоганном Гевелиусом . В 1647 году Гевелий опубликовал « Селенографию» , первый трактат, полностью посвященный Луне. Номенклатура Гевелия, хотя и использовавшаяся в протестантских странах до восемнадцатого века, была заменена системой, опубликованной в 1651 году астрономом- иезуитом Джованни Баттистой Риччоли , который дал большим невооруженным глазам названиям морей и телескопическим пятнам (теперь называемым кратерами) имя философов и астрономов. В 1753 году хорватский иезуит и астроном Роджер Йозеф Боскович обнаружили отсутствие атмосферы на Луне. В 1824 году Франц фон Груитхуйзен объяснил образование кратеров в результате ударов метеоритов .

Возможность того, что Луна содержит растительность и населена селенитами, серьезно рассматривалась крупными астрономами даже в первые десятилетия XIX века. В 1834–1836 годах Вильгельм Бир и Иоганн Генрих Мэдлер опубликовали свою четырехтомную Mappa Selenographica и книгу Der Mond в 1837 году, в которых был твердо установлен вывод о том, что на Луне нет водоемов и какой-либо заметной атмосферы.

Космическая гонка

Холодная война -inspired « космическая гонка » и « Луна гонка » между Советским Союзом и Соединенными Штатами Америки ускорились с акцентом на Луне. Это включало в себя многие научно важные новшества, такие как первые фотографии тогда еще невидимой обратной стороны Луны в 1959 году, сделанные Советским Союзом, и кульминацией которых стала высадка первых людей на Луну в 1969 году, которую широко видели во всем мире как одно из поворотных событий 20 века, да и истории человечества в целом.

Первый вид другого мира из космоса, сделанный Луной 3 в 1959 году, показал обратную сторону Луны.
Музейная копия Луны 1 и Луны 2
Масштабная модель Луны 3
Первое изображение Луны, сделанное американским космическим кораблем Ranger 7 в июле 1964 года.
Блок III Рейнджер зонд
Луна-9 была первым космическим кораблем, совершившим посадку на Луну в феврале 1966 года.
Марка 1966 года с изображением первого зонда мягкого приземления " Луна-9" рядом с первым видом лунной поверхности, сфотографированным зондом.
Астронавт
Аполлона-17
Харрисон Шмитт стоит рядом с валуном в Таурус-Литтроу во время третьего выхода в открытый космос (выход в открытый космос).


Первый образец Луны-16 вернулся в СССР в сентябре 1970 года.

Первым искусственным объектом, пролетевшим мимо Луны, была беспилотная советская станция " Луна-1" 4 января 1959 года, которая впоследствии стала первой станцией, достигшей гелиоцентрической орбиты вокруг Солнца. Мало кто знал, что «Луна-1» предназначена для столкновения с поверхностью Луны.

Первым зондом, столкнувшимся с поверхностью Луны, стал советский зонд « Луна-2» , совершивший жесткую посадку 14 сентября 1959 года в 21:02:24 UTC. Обратная сторона Луны впервые была сфотографирована 7 октября 1959 года советской станцией " Луна-3" . Хотя по сегодняшним меркам они расплывчаты, фотографии показали, что на обратной стороне Луны почти полностью отсутствует марии .

Первым американским зондом, пролетевшим мимо Луны, был « Пионер-4» 4 марта 1959 года, который произошел вскоре после Луны 1. Но это был единственный успех восьми американских зондов, которые впервые попытались запустить Луну.

Пытаясь конкурировать с этими советскими успехами, президент США Джон Ф. Кеннеди предложил пилотируемую посадку на Луну в специальном послании Конгрессу о неотложных национальных потребностях :

Пришло время сделать большие шаги - время для великого нового американского предприятия - время для этой страны, чтобы явно взять на себя ведущую роль в космических достижениях, которые во многих отношениях могут быть ключом к нашему будущему на Земле.
... Ибо, хотя мы не можем гарантировать, что однажды станем первыми, мы можем гарантировать, что любая неудача в этих усилиях сделает нас последними.

... Я считаю, что эта страна должна взять на себя обязательство достичь цели до окончания этого десятилетия - высадить человека на Луну и благополучно вернуть его на Землю. Ни один космический проект в этот период не будет более впечатляющим для человечества или более важным для исследования космоса на большие расстояния; и ни один из них не будет таким трудным или дорогостоящим.

... пусть будет ясно, что я прошу Конгресс и страну принять твердую приверженность новому курсу действий - курсу, который продлится многие годы и повлечет за собой очень большие затраты ... Полный текст  В Wikisource есть информация о «Специальном послании Конгрессу о неотложных национальных потребностях».

Рейнджер-1 был запущен в августе 1961 года, всего через 3 месяца после выступления президента Кеннеди. Пройдет еще 3 года и шесть неудачных миссий Рейнджеров, пока Рейнджер-7 не вернет крупным планом фотографии поверхности Луны перед столкновением с ней в июле 1964 года. Ряд проблем с ракетами-носителями, наземным оборудованием и электроникой космических кораблей преследовал программу Рейнджеров и ранние исследования. миссии в целом. Эти уроки помогли в « Маринер-2» , единственном успешном космическом зонде США после знаменитого выступления Кеннеди на конгрессе и перед его смертью в ноябре 1963 года. После « Рейнджер-7» показатели успеха в США значительно улучшились .

В 1966 году в СССР были осуществлены первые мягкие посадки и первые снимки лунной поверхности во время миссий « Луна-9» и « Луна-13» .

США последовали примеру Ranger с программой Surveyor, отправившей семь космических аппаратов-роботов на поверхность Луны. Пять из семи космических аппаратов успешно совершили мягкую посадку, выясняя, был ли реголит (пыль) достаточно мелким, чтобы астронавты могли стоять на Луне.

24 декабря 1968 года экипаж « Аполлона-8» , Фрэнк Борман , Джеймс Ловелл и Уильям Андерс , стал первым человеком, который вышел на лунную орбиту и лично увидел обратную сторону Луны. Люди впервые высадились на Луну 20 июля 1969 года. Первым человеком, ступившим на поверхность Луны, был Нил Армстронг , командующий американской миссией « Аполлон-11» .

Первым роботом- луноходом, совершившим посадку на Луну, было советское судно « Луноход-1» 17 ноября 1970 года в рамках программы « Луноход» . На сегодняшний день последним человеком, стоявшим на Луне, был Юджин Сернан , который в рамках миссии « Аполлон-17 » ступил на Луну в декабре 1972 г. См. Также: Полный список лунных астронавтов «Аполлона» .

Образцы лунных пород были доставлены на Землю тремя миссиями Луны ( Луна 16 , 20 и 24 ) и миссиями Аполлона с 11 по 17 (кроме Аполлона 13 , который прервал запланированную посадку на Луну). Луна 24 в 1976 году была последней лунной миссией Советского Союза или США до Клементины в 1994 году. Фокус сместился на: зонды к другим планетам , космические станции и программу Шаттла .

Перед лунной гонкой в ​​США были предварительные проекты научных и военных лунных баз: проект Lunex и проект Horizon . Помимо высадки с экипажем, в заброшенные советские пилотируемые лунные программы входило строительство многоцелевой лунной базы « Звезда », первого детального проекта с разработанными макетами экспедиционных машин и надводных модулей.

После 1990 г.

Кассини-Гюйгенс сделал этот снимок во время пролета Луны перед тем, как отправиться к Сатурну.

В 1990 году Япония посетила Луну с космическим кораблем Hiten , став третьей страной, которая вывела объект на орбиту вокруг Луны. Космический корабль выпустил зонд Hagoromo на лунную орбиту, но передатчик вышел из строя, что помешало дальнейшему использованию космического корабля в научных целях. Согласно официальному сайту JAXA, в сентябре 2007 года Япония запустила космический корабль SELENE с целью «получить научные данные о происхождении и эволюции Луны и разработать технологию для будущего исследования Луны».

Европейское космическое агентство запущен небольшой, недорогой лунный орбитальный зонд под названием SMART 1 по 27 сентября 2003. Основная цель SMART 1 была взять трехмерным рентгеновского и инфракрасного изображения лунной поверхности. SMART 1 вышел на лунную орбиту 15 ноября 2004 г. и продолжал вести наблюдения до 3 сентября 2006 г., когда он был намеренно врезан в поверхность Луны для изучения ударного шлейфа.

Китай начал китайскую программу исследования Луны для исследования Луны и изучает перспективу добычи полезных ископаемых на Луне, в частности ищет изотоп гелий-3 для использования в качестве источника энергии на Земле. 24 октября 2007 года Китай запустил роботизированный лунный орбитальный аппарат Chang'e 1. Изначально планировавшаяся рассчитанная на один год миссия Chang'e 1 оказалась очень успешной и в итоге была продлена еще на четыре месяца. 1 марта 2009 года Chang'e 1 был намеренно сбит с поверхности Луны, завершив 16-месячную миссию. 1 октября 2010 г. Китай запустил орбитальный аппарат Chang'e 2 . 14 декабря 2013 года Китай высадил на Луну марсоход Chang'e 3 и стал третьей страной, сделавшей это. Chang'e 3 - первый космический аппарат, совершивший мягкую посадку на лунную поверхность со времен Луны 24 в 1976 году. Поскольку миссия Chang'e 3 была успешной, резервный посадочный модуль Chang'e 4 был переоборудован для новых целей миссии. 7 декабря 2018 года Китай запустил миссию Chang'e 4 на дальнюю сторону Луны . 3 января 2019 года Chang'e 4 приземлился на обратной стороне Луны. Chang'e 4 развернул луноход Yutu-2 , который впоследствии стал текущим рекордсменом по дальности путешествий по поверхности Луны. Среди других открытий Юту-2 обнаружил, что пыль в некоторых местах на обратной стороне Луны достигает глубины 12 метров.

Национальное космическое агентство Индии , Индийская организация космических исследований (ISRO), 22 октября 2008 г. запустило беспилотный лунный орбитальный аппарат Chandrayaan -1. Изначально лунный зонд был предназначен для двухлетнего обращения по орбите Луны с научными целями по подготовке трехлетнего космического корабля. -мерный атлас ближней и дальней стороны Луны и для проведения химико-минералогического картирования лунной поверхности. Орбитальный аппарат выпустил лунный зонд, который упал на Луну в 15:04 по Гринвичу 14 ноября 2008 года, что сделало Индию четвертой страной, достигшей лунной поверхности. Среди многих достижений Чандраяана было открытие повсеместного присутствия молекул воды в лунном грунте. За этой миссией последовал « Чандраяан-2», который стартовал 22 июля 2019 года и вышел на лунную орбиту 20 августа 2019 года. «Чандраяан-2» также нес первый посадочный модуль и вездеход Индии, но они совершили аварийную посадку.

Анимация траектории лунного разведывательного орбитального аппарата с 23 июня 2009 г. по 30 июня 2009 г.
   Лунный разведывательный орбитальный аппарат   ·    Луна

Организация по противоракетной обороне и НАСА запустили миссию «Клементина» в 1994 году, а « Лунный изыскатель» - в 1998 году . 18 июня 2009 года НАСА запустило лунный разведывательный орбитальный аппарат , который собрал изображения поверхности Луны. На нем также находился спутник наблюдения и зондирования лунного кратера ( LCROSS ), который исследовал возможное существование воды в кратере Кабеус . GRAIL - еще одна миссия, запущенная в 2011 году.

Первую коммерческую миссию на Луну выполнила миссия Manfred Memorial Moon Mission (4M), возглавляемая LuxSpace , дочерней компанией немецкого OHB AG . Миссия была запущена 23 октября 2014 года с китайского испытательного космического корабля Chang'e 5-T1, прикрепленного к разгонной ступени ракеты Long March 3C / G2. Космический аппарат 4М пролетел мимо Луны в ночь на 28 октября 2014 года, после чего вышел на эллиптическую околоземную орбиту, превысив расчетный срок службы в четыре раза.

Берешит спускаемый аппарат управляется Israel Aerospace Industries и SpaceIL влияние Луны на 11 апреля 2019 года после неудачной попытки приземления.

Китай планировал провести миссию по возврату образцов со своим космическим кораблем Chang'e 5 в 2017 году, но эта миссия была отложена из-за отказа ракеты-носителя Long March 5 . Однако после успешного возвращения в полет ракеты Long March 5 в конце декабря 2019 года Китай нацелил свою миссию по возврату образцов Chang'e 5 на конец 2020 года. Китай завершил эту миссию 16 декабря 2020 года, вернув примерно 2 килограмма. лунного образца.

Планы

Вслед за заброшенной программой США « Созвездие» о планах полета с экипажем и лунных баз заявили Россия, ЕКА , Китай, Япония и Индия. Все они намерены продолжить исследование Луны с помощью большего количества беспилотных космических кораблей.

Индия может запустить еще одну лунную миссию в 2021 году: Chandrayaan-3 , и она изучает возможность сотрудничества с Японией по запуску лунной полярной исследовательской миссии в 2024 году.

Россия также объявила о планах возобновить свой ранее замороженный проект Luna-Glob , беспилотного посадочного модуля и орбитального аппарата, запуск которого намечен на 2021 год. В 2015 году Роскосмос заявил, что Россия планирует разместить астронавта на Луне к 2030 году, оставив Марс НАСА. Цель состоит в том, чтобы работать совместно с НАСА и избежать космической гонки. Планируется, что российский космический корабль «Орёл» отправит космонавтов на лунную орбиту в 2025 году. После этого российская лунная орбитальная станция предложит выйти на орбиту вокруг Луны после 2030 года.

В 2018 году НАСА опубликовало планы «вернуться на Луну с коммерческими и международными партнерами в рамках общей исследовательской кампании агентства в поддержку Директивы 1 космической политики , что положило начало программе Artemis и Коммерческим службам лунной полезной нагрузки (CLPS). Планы НАСА чтобы начать с роботизированных миссий на поверхности Луны, а также с пилотируемых Лунных ворот . С 2019 года НАСА заключает контракты на разработку новых служб доставки небольших лунных грузов, разработку лунных посадочных устройств и проведение дополнительных исследований на поверхности Луны в преддверии Возвращение человека. Программа Artemis включает в себя несколько полетов космического корабля Орион и высадки на Луну с 2022 по 2028 год.

Смотрите также

Рекомендации

внешние ссылки