История освоения луны. Книга: Космические аппараты исследуют Луну. Цели освоения Луны человеком

Луна – единственный спутник Земли и второй по яркости объект на земном небосводе. Это первое и на данный момент единственное небесное тело, на которое ступала нога человека. Луна на протяжении многих веков приковывала к себе внимание человечества как наиболее близкое к нашей планете небесное тело, продолжает она притягивать внимание и теперь. Не так давно на Луне была обнаружена вода в виде льда, что в некотором роде облегчит возможность создания на ней обитаемой базы. Но даже сейчас, когда мы знаем о Луне практически все, она продолжает скрывать множество загадок.

Луна обитаема?

В 1968 году был опубликован каталог лунных аномалий, в общей сложности он содержал 579 различных наблюдений, сделанных специалистами НАСА. Эти публикации положили начало новым спорам про наличие жизни на Луне, при этом еще в XVIII веке астроном Вильям Гершель заметил на нашем спутнике необычные огни, линии и геометрические фигуры и привлек к ним внимание ученых. С тех пор различные аномальные явления на ее поверхности наблюдаются с завидной регулярностью.

Уже в наши дни в ходе почти 10 лет систематических наблюдений за лунной поверхностью в 800-кратный телескоп японец Яцуо Мицусима не раз снимал на видеокамеру пролеты неизвестных темных объектов. Материалы, полученные им, сенсационны: диаметр заснятых объектов в среднем составляет почти 20 километров, а скорость их перемещения оценивается в 200 км/с.

В ходе подготовки своей лунной программы США с помощью космических аппаратов провели подробное фотографирование ее поверхности с целью изучения. Специалисты НАСА смогли сделать более 140 000 снимков. Большая часть из них отличного качества, а оптическое разрешение фотоаппаратуры позволило найти на Луне то, к чему земляне, по сути, совершенно не были готовы. Именно по этой причине переговоры астронавтов с поверхности Луны часто были очень эмоциональными. Многие газеты перепечатали слова астронавта Олдрина Хьюстона: «Что это там? В чем, черт подери, дело? Я очень хотел бы знать, что это там? Здесь какие-то большие объекты, они огромны! Большие космические корабли находятся за кратером, на противоположной его стороне». Именно это сообщение, переданное на Землю до момента перехода на кодированный сигнал связи, в последствии так и не было опровергнуто НАСА и послужило косвенным доказательством теории о том, что на Луне есть жизнь.

После этого вышло множество книг, которые с разной степенью научного подхода рассказывали о возможной обитаемости нашего спутника. Так, изучив снимки, полученные «Рейнджером-7» после его благополучного прилунения у одного из кратеров, и, проанализировав снимки, сделанные астронавтами, Джордж Леонард (впоследствии написавший книгу «На нашей Луне есть кто-то еще») пришел к выводам, которые разделяют даже некоторые специалисты НАСА. По мнению Леонарда, на поверхности Луны находится большое число механизмов, большая часть из которых разрушена, но часть еще продолжает работать. Некоторые объекты на поверхности меняют свою форму, появляются и исчезают вновь.

Так, в кратере Кинга находится множество механических устройств, которых автор книги назвал «Икс-Дронами», так как по своей форме они напоминают латинскую букву «Х». Данные «экскаваторы» размерами в полторы мили разрабатывают стены кратера, ломая скальный грунт и выбрасывая его струями на поверхность. Джордж Леонард считает, что от гребня кратера Кинга проложен какой-то трубопровод длиной почти в три мили, концы которого прикрыты одинаковой формы колпаками. Похожие сооружения наблюдал и японец Мицуи. Таким образом, ряд исследователей Луны уверен, что Луна либо была обитаема раньше, либо обитаема и сейчас. Что ж, люди всегда верили в чудеса, это их право.

Цели освоения Луны человеком

Оставим право искать на Луне жизнь фантастам и энтузиастам и вернемся с небес не землю. Бурное развитие космической техники помноженное на имеющиеся на Луне природные ресурсы всерьез позволяет говорить о возможной колонизации нашего ближайшего спутника. Цель эта достижима и оправдана. Луна находится очень близко от Земли (всего 3 дня полета), ее ландшафт достаточно хорошо изучен, вся поверхность небесного тела была сфотографирована. Обладает Луна и целым набором промышленных металлов, которые важны для человеческой цивилизации – железо, титан, алюминий. Помимо этого в поверхностном слое лунного грунта, так называемом реголите, накоплен редкий для Земли изотоп – гелий-3. В перспективе он может стать основным источником топлива для разрабатываемых термоядерных реакторов.

В настоящее время ведутся активные разработки в области промышленного получения металлов, гелия-3 и кислорода из лунного реголита, найдены здесь и запасы водяного льда. Глубокий вакуум и присутствие дешевой солнечной энергии открывают новые горизонты в развитии таких отраслей, как металлообработка, литейное производство, электроника. Условия для создания микроэлектроники и обработки металлов на нашем естественном спутнике более благоприятные, чем на Земле. На нашей планете большое количество кислорода в атмосфере ухудшает качество сварки и литья, затрудняет получение сверхчистых сплавов и подложек микросхем в больших объемах. Помимо этого Луна представляет интерес как место для размещения опасных и вредных производств.

По мнению ряда ученых, гелий-3 – это будущее земной энергетики, стоимость 1 кг. данного изотопа оценивается в миллион долларов, а запасы его на Луне оцениваются в миллионы тонн. Гелий-3 может использоваться для запуска термоядерных реакций. По подсчетам специалистов, для того, чтобы обеспечить энергией население всей Земли, требуется 30 тонн гелия-3 ежегодно, стоимость его доставки с Луны на Землю будет в десятки раз меньше стоимости энергии, вырабатываемой сейчас на атомных станциях.

Привлекательна Луна и для научных исследований в области астрономии, планетологии, космологии, космической биологии и других дисциплин, изучение лунной коры могло бы помочь найти ответы на важные вопросы об образовании и дальнейшем развитии нашей Солнечной системы. Низкая гравитация и отсутствие атмосферы позволяют строить на Луне обсерватории, оборудованные оптическими и радиотелескопами, которые смогут получить более четкие и детальные изображения дальних областей Вселенной. Интересна Луна и как объект космического туризма. Ее причудливые впечатляющие ландшафты могут привлечь значительное количество средств на ее дальнейшее освоение. Развитие туризма будет требовать развития инфраструктуры, а это в свою очередь обеспечит более масштабное проникновение человечества на Луну.

Лунная программа России

В рамках развития российской космической программы до 2040 года предусмотрено освоение луны (2025-2030 годы) и полеты на Марс (2035-2040 годы). Современная задача освоения Луны для России - это, прежде всего, постройка лунной базы. Поэтому такая масштабная программа должна осуществляться в рамках сотрудничества многих стран. На первом этапе освоения Луны предусмотрен запуск лунного спутника «Луна-Глоб» (2012 год). Задача спутника — совершить облет Луны и выявить наиболее подходящие точки для высадки луноходов и подбора мест для инженерных и научных комплексов, которые станут основой будущей лунной базы. Дополнительно он должен выполнить задачи по исследованию ядра Луны с помощью использования специальных устройств – пенетраторов. По данному вопросу возможна совместная работа с Японией, так как их специалисты давно и достаточно успешно разрабатывают пенетраторы.

Второй этап освоения предполагает доставку на поверхность Луны научной лаборатории – лунохода для осуществления широкого спектра различных научных экспериментов, на данном этапе к сотрудничеству можно привлечь Индию, Китай и европейские страны. Предполагается, что Индия в рамках собственной программы «Чандраяан-2» создаст ракету и перелетный модуль, а также предоставит площадку для запуска. В свою очередь разработку посадочного модуля, лунохода и научного оборудования возьмет на себя Россия. В дальнейшем на лунной поверхности будет возведена автоматическая база, которая позволит решить ряд вопросов в интересах пилотируемой лунной программы. И лишь после 2026 года на Луну вновь полетят люди, а с 2027 по 2032 год здесь будет создана научно-исследовательская база «Лунный полигон», которая готова будет принять космонавтов уже на постоянной основе.

Людей всегда интересовал космос. Луна, находясь ближе всего к нашей планете, стала единственным небесным телом, на котором побывал человек. С чего начинались исследования нашего спутника, и кто одержал пальму первенства в приземлении на Луну?

Естественный спутник

Луна - небесное тело, веками сопровождающее нашу планету. Она не излучает свет, а только отражает его. Луна является спутником Земли, который ближе всего расположен к Солнцу. На небосводе нашей планеты она является вторым объектом по яркости.

Мы всегда видим одну сторону Луны из-за того, что вращение её синхронизировано с вращением Земли вокруг своей оси. Движется Луна вокруг Земли неравномерно - то отдаляясь, то приближаясь к ней. Великие умы мира издавна ломали себе голову над изучением её движения. Это невероятно сложный процесс, на который влияет сплюснутость Земли и притяжение Солнца.

О том, как образовалась Луна, ученые спорят до сих пор. Существует три версии, одна из которых - основная - была выдвинута после получения образцов лунного грунта. Её прозвали теорией гигантского столкновения. В основе лежит предположение, что больше 4 миллиардов лет назад столкнулись две протопланеты, а их отколовшиеся частицы застряли на околоземной орбите, образовав со временем Луну.

Другая теория предполагает, что Земля и её естественный спутник образовались благодаря газопылевому облаку в одно время. Сторонники третьей теории предполагают, что Луна возникла далеко от Земли, но была захвачена нашей планетой.

Начало исследования Луны

Даже в древние времена это небесное тело не давало покоя человечеству. Первые исследования Луны велись ещё во II веке до нашей эры Гиппархом, попытавшимся описать её движение, размеры и расстояние от Земли.

В 1609 году Галилей изобрел телескоп, и освоение Луны (хоть и визуальное) перешло на новую ступень. Стало возможным изучить поверхность нашего спутника, разглядеть его кратеры и горы. Например, Джованни Риччиоли это позволило создать одну из первых лунных карт в 1651 году. В то время и родился термин «море», обозначающий темные области поверхности Луны, а кратеры начали называть в честь известных личностей.

В XIX веке на помощь астрономам приходит фотография, что позволяет вести более точные исследования особенностей рельефа. Льюис Резерфорд, Уоррен де ла Рю и Пьер Жансен в разное время активно изучали лунную поверхность со снимков, а последний создал её «Фотографический атлас».

Освоение Луны. Попытки создания ракеты

Первые этапы изучения пройдены, и интерес к Луне становится все горячее. В XIX веке зарождаются первые мысли о космическом путешествии к спутнику, с чего и начинается история освоения Луны. Для такого полета нужно было создать аппарат, скорость которого была бы способна преодолеть гравитацию. Оказалось, что существующие двигатели недостаточно мощные, чтобы набрать необходимую скорость и поддерживать её. Сложности были также и с вектором движения аппаратов, так как после взлета они обязательно закругляли свое движение и падали на Землю.

Решение пришло в 1903 году, когда инженер Циолковский создал проект ракеты, способной преодолеть гравитационное поле и достичь цели. Топливо в двигателе ракеты должно было сгорать в самом начале полета. Так, её масса становилась гораздо меньше, а движение осуществлялось за счет освобожденной энергии.

Кто первый?

XX век ознаменовался масштабными военными событиями. Весь научный потенциал направлялся в военное русло, и с исследованиями Луны пришлось притормозить. Развернувшаяся в 1946 году холодная война заставила астрономов и инженеров вновь задуматься о космическом путешествии. Одним из вопросов в соперничестве Советского Союза и США стал следующий: кто же первый приземлится на поверхность Луны?

Первенство в борьбе за освоение Луны и космического пространства досталось Советскому Союзу, и 4 октября 1957 года был выпущен первый а через два года к Луне направилась первая космическая станция «Луна-1», или, как её называли, «Мечта».

В январе 1959 года АМС - автоматическая межпланетная станция - прошла около 6 тысяч километров от Луны, но приземлиться не смогла. «Мечта» попала на гелиоцентрическую орбиту, став искусственным Период её обращения вокруг светила составляет 450 дней.

Высадка на Луну не удалась, зато были получены весьма ценные данные о внешнем радиационном поясе нашей планеты и солнечном ветре. Удалось установить, что у естественного спутника незначительное магнитное поле.

Вслед за Союзом в марте 1959 года США выпустило Pioneer-4, который пролетел в 60 000 км от Луны, попав на солнечную орбиту.

Настоящий прорыв случился 14 сентября этого же года, когда космический корабль «Луна-2» совершил первое в мире «прилунение». Станция не имела амортизации, поэтому приземление было жестким, но знаменательным. Сделала это «Луна-2» около Моря Дождей.

Изучение лунных просторов

Первое приземление открыло путь дальнейшим исследованиям. Вслед за «Луной-2» была отправлена «Луна-3», облетевшая спутник и сфотографировавшая «темную сторону» планеты. Лунная карта стала более полной, на ней появились новые наименования кратеров: Жюль Верн, Курчатов, Лобачевский, Менделеев, Пастер, Попов и др.

Первая американская станция приземлилась на спутник Земли лишь в 1962 году. Это была станция Ranger-4, которая упала на

Дальше американские «Рейнджеры» и советские «Луны» и «Зонды» по очереди атаковали космические просторы, то совершая телесъемки лунной поверхности, то вдребезги об неё разбиваясь. Первой мягкой посадкой порадовала станция «Луна-9» в 1966 году, а «Луна-10» стала первым спутником Луны. Обогнув эту планету 460 раз, «спутник спутника» прервал связь с Землей.

«Луна-9» транслировала снимаемую автоматом телепередачу. С экранов телевизоров советский зритель наблюдал за съемкой холодных пустынных просторов.

США следовали тому же курсу, что и Союз. В 1967 году американская станция «Сурвейэр-1» совершила вторую мягкую посадку в истории космонавтики.

До Луны и обратно

За несколько лет советским и американским исследователям удалось достичь немыслимых успехов. Таинственное ночное светило много веков будоражило сознание как великих умов, так и безнадежных романтиков. Шаг за шагом Луна становилась всё ближе и доступнее для человека.

Следующей целью было не просто отправить на спутник космическую станцию, но и вернуть её обратно на Землю. Перед инженерами стояли новые задачи. Аппарат, летевший обратно, должен был войти в земную атмосферу под не слишком крутым углом, иначе он мог сгореть. Слишком большой угол, наоборот, мог создать эффект рикошета, и аппарат снова полетел бы в космос, так и не добравшись до Земли.

Сложности с калибровкой угла были решены. Серия аппаратов «Зонд» с 1968 по 1970 г. успешно совершала полеты с приземлением. «Зонд-6» стал испытательным. Он должен был исполнить проверочный полет, чтобы потом его смогли осуществить пилоты-космонавты. Аппарат облетел Луну на расстоянии 2500 км, но при возвращении на Землю парашют открылся чересчур рано. Станция разбилась, а полет космонавтов был отменен.

Американцы на Луне: первые лунопроходцы

Степные черепахи, вот кто первым облетел Луну и вернулся на Землю. Животных отправили в космический полет на советском корабле «Зонд-5» в 1968 году.

США явно отставали в освоении лунных просторов, ведь все первые успехи принадлежали СССР. В 1961 году президент Штатов Кеннеди сделал громкое заявление о том, что к 1970 году произойдет высадка на Луну человека. И сделают это американцы.

Для осуществления подобного плана требовалось подготовить надежную почву. Изучались снимки лунной поверхности, сделанные кораблями «Рейнджер», исследовались аномальные явления Луны.

Для пилотируемых полетов была открыта программа «Аполлон», которая пользовалась расчетами траектории полета к Луне, сделанными украинцем Впоследствии эта траектория была названа «Трассой Кондратюка».

«Аполлон-8» произвел первый пробный пилотируемый полет без высадки. Ф. Борман, У. Андерс, Дж. Ловелл совершили несколько кругов вокруг естественного спутника, сделав съемку местности для будущей экспедиции. Т. Стаффорд и Дж. Янг на «Аполлоне-10» осуществили второй полёт вокруг спутника. Космонавты отделились от модуля корабля и пребывали в 15 км от Луны по отдельности.

После всех подготовок, наконец, был отправлен «Аполлон-11». Американцы на Луне высадились 21 июля 1969 года возле Моря Спокойствия. Первый шаг совершил Нил Армстронг, за ним последовал Космонавты пробыли на естественном спутнике 21,5 часа.

Дальнейшие изучения

После Армстронга и Олдрина на Луну отправлялись ещё 5 научных экспедиций. Последний раз астронавты высаживались на поверхность спутника в 1972 году. За всю человеческую историю только в этих экспедициях люди высаживались на другие

Советский Союз не оставлял изучение поверхности естественного спутника. С 1970 года были отправлены радиоуправляемые «Луноходы» 1-й и 2-й серии. Луноход на Луне собирал образцы грунта и фотографировал рельеф.

В 2013 году Китай стал третьей страной, которая достигла нашего спутника, совершив мягкую посадку с помощью лунохода «Юйту».

Заключение

С давних времен являлся увлекательным объектом для изучения. В XX веке освоение Луны из научного исследования превратилось в разгоряченную политическую гонку. Для путешествия на неё было проделано немало. Теперь Луна остается наиболее изученным астрономическим объектом, на котором, к тому же, побывал человек.

Рис.1

2 января 1959 года состоялся первый в истории запуск в сторону ночного светила. Луна-1 ("Мечта", так называли её журналисты) прошла в близи Луны и стала первым в истории первым искусственным спутником Солнца (рис. 1). Масса ее составляет 361кг. Она впервые достигла второй космической скорости и прошла на расстоянии шести тысяч километров от Луны. На станции размещались научные приборы для изучения радиационных поясов Земли, космических лучей, метеорных частиц.

Американская АМС "Пионер 4", массой всего 6кг, запущенная 3 марта 1959г прошла намного дальше от Луны - всего 60500км.

Победой советских инженеров стал запуск 14 сентября 1959 АМС "Луна 2". Она достигла Лунной поверхности, и доставила на Луну металлический диск с гербом СССР. Научные приборы показали, что Луна практически не имеет магнитного поля. Этот полет показал, что все расчеты были выполнены правильно.

Рис.2

Уже в следующем полете "Луна 3" облетела наш спутник (рис. 2). На борту этой станции была размещена фототелевизионная аппаратура, впервые передавшая на Землю снимки части видимой и невидимой стороны Луны. Это были самые первые фотографии, полученные из космоса. На них было много помех, но ученые все же выявили множество деталей обратной стороны Луны. В обработке этих снимков принимали участие ГАИШ, ЦНИИГАиК, Пулковская и Харьковская обсерватории. Благодаря методике отождествления деталей рельефа, разработанной под руководством Ю.Н.Липского, именно этой группе исследователей удалось выявить кратеров и других образований рельефа. Именно так появилась первая в мире карта обратной стороны Луны.

Через несколько лет фотографирование отдельных участков поверхности видимого полушария выполнили американские космические аппараты "Рейнжер 7,8,9 ". Эти аппараты разбились, но за время падения передавали на Землю снимки различного разрешения.

В 1965году советская космическая станция "Зонд" завершила фотосъёмку обратной стороны Луны. Оказалось, что там меньше темных участков поверхности, а вот кратеров было так же много, как и на видимой стороне Луны, некоторые из них были названы именами ученых и космонавтов. И, наконец, была создана первая полная карта Лунной поверхности. Она была составлена под научным руководством Ю.Н.Липского.

Первая мягкая посадка была осуществлена автоматической межпланетной станцией "Луна 9" в 1966г. Способ посадки был предложен главным конструктором С.П.Королевым. Телекамеры станции передали на Землю панорамы окружающей местности с разрешением в несколько миллиметров.

В 1966 на орбиту вокруг Луны были выведены искусственные спутники "Луна 10,11,12". В состав аппаратуры входили приборы спектрального анализа, гамма излучения и инфракрасного излучения.

В 1966 году американский аппарат "Сервейер 1" осуществил мягкую посадку на Луну и в течение шести недель передавал снимки поверхности.

В июне 1968 года аппарат "Сервейер" совершил мягкую посадку и исследовал образцы лунного грунта.

После этого американцы занялись подготовкой к отправке на Луну пилотируемого корабля. При этом они опирались на результаты полетов советских автоматических станций "Зонд", которые осенью 1968 года впервые совершили путешествие по маршруту Земля - Луна - Земля Была решена задача возвращения космических кораблей из межпланетных полетов. Были запущены "Сервейер 3, 5, 6, 7" (1966-1967) с целью исследования Лунной поверхности, для выбора места посадки космических кораблей "Апполон".

Пять американских искусственных спутников "Лунар Орбитер" фотографировали Лунную поверхность и изучали ее гравитационное поле.

Астронавты Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин осуществили посадку лунной кабины 20 июля 1969 года. Астронавты установили отражатель лазерного излучения, сейсмометр, сделали снимки, собрали 22кг образцов лунного грунта, пройдя около100 метров от посадочного модуля и пробыв на поверхности 2 часа 30 минут. В основном блоке на орбите находился Майкл Коллинз.

Советские автоматические станции "Луна 16, 20, 24" с помощью специального грунтозаборного устройства в автоматическом режиме собирали породу и в возвращаемых аппаратах доставляли ее на Землю.

Самоходные аппараты "Луноход 1, 2" выполняли исследования вдоль пути передвижения в 10,5 и 37 км, передавая на Землю множество снимков и панорам окружающей местности, а так же данные о физико-химическом составе лунного грунта. С помощью лазерного отражателя установленного на луноходе удалось уточнить расстояние от Земли до Луны.

В 1958 году в США было создано Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства - НАСА. Первоначально планировалось, что астронавты полетят уже в 1958 году, но многочисленные неполадки отодвигали дату запуска. Корабль, который вывел астронавтов на орбиту - назывался - "Меркурий". Кабина "Меркурия" была очень тесной и неудобной. В 1965 году НАСА приняла новую программу космических полетов "Джемини". Корабли этой серии оказались намного совершеннее и удобнее. Последний корабль серии "Джемини-12" совершил полет в ноябре 1966 года. Но гораздо раньше этого НАСА разработала проект под названием "Апполон". Серия "Апполон" оказалась самой совершенной из всех, которые удавалось до сих пор создавать конструкторами CLIA. Корабль вмещал трех астронавтов, имел надежный спускаемый аппарат и стыковочный модуль. Он имел возможность состыковываться одновременно с несколькими кораблями. Но даже такой совершенный аппарат имел свои недостатки. Один из них стал причиной трагедии на стартовом комплексе. Во время предполетной тренировки в электрической сети произошли короткое замыкание. В считанные минуты пламя охватило всю площадку и астронавты Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт Роджер Чаффи погибли.

Почти в тоже время погиб советский космонавт Владимир Комаров на экспериментальном корабле "Союз".

Длительный перерыв с 1977 по 1990 г.г. в исследованиях Луны космическими аппаратами объясняется, по-видимому, переосмыслением программ, связанных с дальнейшими исследованиями и подготовкой аппаратов нового поколения.

Япония в марте 1990 года своей ракетой "Нисан" вывела на орбиту вокруг Луны автоматический аппарат "Mycec A", с целью дистанционного исследования поверхности Луны. Однако выполнить эту программу не удалось.

Спектральную съемку поверхности Луны в 1990 и 1992 г. осуществила американская АМС "Галилео", которая, двигаясь по сложной орбите к Юпитеру, возвращалась к Земле дважды и фотографировала ее спутник.

КА "Клементина", запущенный в 1994 году помимо фотографирования поверхности Луны с помощью лазерного передатчика выполнял измерения высот рельефа, а по траекторным данным уточнялась модель гравитационного поля и некоторые другие параметры.

Специальные измерения в районе полюсов показали, что на дне постоянно затененных глубоких кратеров могут быть кусочки льда.

Запущенный в январе 1998 года американский космический аппарат "Лунар Проспектор" специально предназначался для уточнения площадей занятых льдом в приполярных районах. На основании данных, переданных космических аппаратов с орбиты в 100 км, предполагается, что у Луны имеется железосиликатное ядро размером в 300 км. Обширные исследования выполнялись этим аппаратом с низкой орбиты в 25 км.

После первых успехов по изучению Луны (первая жесткая посадка зонда на поверхность, первый облет с фотографированием невидимой с Земли обратной стороны) перед учеными и конструкторами СССР и США, задействованными в «лунной гонке», объективно встала новая задача. Нужно было обеспечить мягкую посадку исследовательского зонда на поверхность Луны и научиться выводить на ее орбиту искусственные спутники.

Задача эта была непростой. Достаточно сказать, что Сергею Королеву, руководившему ОКБ-1, так и не удалось этого добиться. В 1963-1965 было осуществлено 11 запусков космических аппаратов (каждый удачно запущенный получал официальный номер серии «Луна») с целью мягкой посадки на Луне, и все они потерпели неудачу. Между тем, загруженность ОКБ-1 проектами была чрезмерной, и в конце 1965 года Королев был вынужден передать тему мягкого прилунения в КБ Лавочкина, которым руководил Георгий Бабакин. Именно «бабакинцам» (уже после смерти Королева) удалось войти в историю благодаря успеху «Луны-9».

Первая посадка на Луну

(Нажмите на картинку, чтобы посмотреть схему прилунения космического аппарата)

Вначале станция «Луна-9» 31 января 1966 года была доставлена ракетой на орбиту Земли, а затем с нее отправилась в сторону Луны. Тормозной двигатель станции обеспечил гашение посадочной скорости, а надувные амортизаторы защитили посадочный модуль станции от удара о поверхность. После их отстрела модуль развернулся в рабочее состояние. Полученные от «Луны-9» за время связи с ней первые в мире панорамные изображения лунной поверхности подтвердили теорию ученых о поверхности спутника, не покрытой значительным пылевым слоем.

Первый искусственный спутник Луны

Вторым успехом «бабакинцев», использовавших задел ОКБ-1, стал первый лунный искусственный спутник. Старт космического аппарата «Луна-10» состоялся 31 марта 1966 года, а успешный вывод на окололунную орбиту - 3 апреля. За более чем полуторамесячный период научные приборы «Луны-10» исследовали Луну и окололунное пространство.

Достижения США

Тем временем США, уверенно шедшие к своей главной цели - высадке человека на Луне, стремительно сократили разрыв с СССР и вырвались вперед. Пять космических аппаратов серии Surveyor совершили мягкое прилунение и провели важные исследования в местах посадки. Пять орбитальных картографов Lunar Orbiter составили детальную карту поверхности с высоким разрешением. Четыре испытательных пилотируемых полета космических кораблей Apollo, в том числе два с выходом на орбиту Луны, подтвердили правильность принятых при разработке и проектировании программы решений, а техника доказала свою надежность.

Первая высадка человека на луне

В экипаж первой лунной экспедиции вошли астронавты Нил Армстронг, Эдвин Олдрин м Майкл Коллинз. Космический корабль Apollo 11 отправился в полет 16 июля 1969 года. Гигантская трехступенчатая ракета Saturn V отработала без замечаний, и Apollo 11 отправился к Луне. Выйдя на окололунную орбиту, он разделился на орбитальный модуль Columbia и лунный модуль Eagle, пилотируемый астронавтами Армстронгом и Олдрином. 20 июля он прилунился на юго-западе Моря Спокойствия.

Спустя шесть часов после посадки, Нил Армстронг вышел из кабины лунного модуля и в 2 часа 56 минут 15 секунд по всемирному времени 21 июля 1969 года впервые в человеческой истории ступил на лунный реголит. Вскоре к командиру первой лунной экспедиции присоединился Олдрин. Они провели на поверхности Луны 151 минуту, разместили на ней атрибутику и научную аппаратуру, взамен загрузив в модуль 21,55 кг лунных камней.

Окончание «лунной гонки»

Оставив на поверхности посадочный блок, взлетная ступень Eagle стартовала с Луны и состыковалась с Columbia. Воссоединившись, экипаж направил Apollo 11 к Земле. Затормозившись в атмосфере со второй космической скоростью, командный модуль с астронавтами после более чем 8-суточного полета мягко опустился в волны Тихого океана. Главная цель «лунной гонки» была достигнута.

Обратная сторона луны

(Фотоснимок обратной стороны Луны с приземлившегося аппарата "Чаньэ-4" )

Это сторона невидимая с Земли. 27 октября 1959 года с лунной орбиты обратную сторону сфотографировала советская космическая станция "Луна-3", а спустя более полувека 3 января 2019 года китайский космический аппарат "Чаньэ-4" успешно приземлился на поверхность обратной стороны и прислал первый снимок с ее поверности.

1. Введение.

2. Первые телескопические исследования Луны..

3. Космические исследования Луны..

4. Будущие исследования Луны..

5. Заключение.

6. Список литературы:.

7. Приложение 1. Статистиказапусковкосмических аппаратов на Луну странами СССР и США..

8. Приложение 2. Список запусков космических аппаратов к Луне.

Введение

Луна, как самый яркий объект ночного неба, во все времена вызывала у людей интерес. Древний человек, всматриваясь в ночное небо, заметил движение Луны, Солнца и звезд. Древние племена даже покланялись Луне. Древние вавилоняне наблюдали смену фаз Луны, вычисляли время обращения Луны вокруг Земли с такой точностью, что в наши дни ученые вооруженные сверхсовременными приборами, поправили эту величину всего лишь на 0,4 секунды. А ведь древние жители Междуречья не обладали ни угломерными инструментами, ни часами – хронометрами.

Луна ближайшее к Земле небесное тело, являющееся единственным спутником Земли. Невооруженному глазу на Луне видны темные образования, которые называются морями (лавовые поля, молодая поверхность Луны). Если посмотреть на Луну в телескоп можнорассмотреть большее количество подробных деталей: цирки кратеров, цепочки гор, трещины и прочее. Вид поверхности Луны вызывает ассоциации с пустынями нашей планеты. Ее поверхность покрыта слоем пыли и реголита.

Большая часть кратеров образовалась от ударов метеоритов. Если метеориты были больших размеров, удар вызывал извержение лавы из лунной мантии.

Согласно более поздним гипотезам, вулканическая активность имела место на протяжении всей истории формирования Луны. Были найдены образцы грунтов, образовавшиеся в результате извержения вулканов 900 миллионов лет назад, а ведь до недавнего времени считалось, что вулканическая активность была полтора миллиарда лет до образования нашего спутника.

Первые телескопические исследования Луны

Во втором веке до н.э. Гиппарх определил наклон лунной орбиты к плоскости эклиптики и вывел ряд особенностей движения Луны. Он так же создал теорию солнечных и лунных затмений.

Теорию Гиппарха о движении Луны вокруг Земли усовершенствовал во II веке Птолемей, посвятивший ей одну из своих книг сочинения «Альмагест». В дальнейшем она совершенствовалась, но после открытия Иса а комНьютоном теории всемирного тяготения, эта теория тала динамической.

Первым учёным, сделавшим подробное описание лунной поверхности, был Галилео Галилей. Он первым положил начало телескопическим наблюдениям в 1610г. С помощью телескопа он обнаружил горыи кратеры на Луне.

Впоследствии, по многолетним наблюдениям были составлены подробные карты Лунной поверхности. Первые такие карты издал Я.Гевелий в 1647г. Сохранив названия «моря» он присвоил названия главнейшим Лунным хребтам, по аналогичным земным образованиям: Апеннины, Кавказ, Альпы.

В 1615г. Итальянский астроном Джованни Ричолли опубликовал карту Луны и ввел обозначения большей части рельефа видимой стороны спутника. Именно этому исследованиям обязаны своими названиями моря Тишины, Спокойствия, Дождей, кратеры Коперника и Тихо. Именем Галилея из-за его напряженных отношений с церковью, был назван лишь небольшой кратер диаметром около 15км. Эти названия сохранились на Лунных картах и поныне, причем добавлено много новых имен выдающихся людей, более позднего времени. Подробные и точные карты Луны были составлены по телескопическим наблюдениям в XIX веке немецкими астрономами И.Медлером, Й.Шмидтом и др. Карты составлялись в ортографической проекции для средней фазы либрации, т.е. примерно какой видна Луна с Земли. В конце XIX века начались фотографические наблюдения Луны. В 1896-1910 был издан Большой атлас Луны французскими астрономами М.Леви и П.Пьюзе по фотографиям, полученным на Парижской обсерватории. Позже фотографический альбом был выпущен Ликской обсерваторией в США, а в середине XX века Д.Койпер составил несколько детальных атласов фотографии Луны, полученных на разных телескопах разных астрономических обсерваторий. Лунный рельеф был выяснен в результате многолетних телескопических наблюдений. Структура поверхности Луны был изучен в основном фотометрическими и поляриметрическими наблюдениями, дополненными радиоастрономи-ческими исследованиями. В 1949г.

Советский ученый А.В.Хабаков разделил Лунные образования на несколько последовательных возрастных комплексов. Дальнейшее развитие такого подхода позволило к концу 60-ых годов составить среднемасштабные геологические карты на значительную часть поверхности Луны.

Космические исследования Луны

2 января 1959 года состоялся первый в истории запуск в сторону ночного светила. Луна-1 («Мечта», так называли её журналисты) прошла в близи Луны и стала первым в истории первым искусственным спутником Солнца (рис. 1). Масса ее составляет 361кг. Она впервые достигла второй космической скорости и прошла на расстоянии шести тысяч километров от Луны. На станции размещались научные приборы для изучения радиационных поясов Земли, космических лучей, метеорных частиц.

Американская АМС «Пионер 4», массой всего 6кг, запущенная 3 марта 1959г прошла намного дальше от Луны – всего 60500км.

Победойсоветских инженеров стал запуск 14 сентября 1959 АМС «Луна 2». Она достигла Лунной поверхности, и доставила на Луну металлический диск с гербом СССР. Научные приборы показали, что Луна практически не имеет магнитного поля. Этот полет показал, что все расчеты были выполнены правильно.

Уже в следующем полете «Луна 3» облетела наш спутник (рис. 2). На бортуэтой станции была размещена фототелевизионная аппаратура, впервые передавшая на Землю снимки части видимой и невидимой стороны Луны. Это были самые первые фотографии, полученные из космоса. На них было много помех, но ученые все же выявили множество деталей обратной стороны Луны. В обработке этих снимков принимали участие ГАИШ, ЦНИИГАиК, Пулковская и Харьковская обсерватории. Благодаря методике отождествления деталей рельефа, разработанной под руководством Ю.Н.Липского, именно этой группе исследователей удалось выявить кратеров и других образований рельефа. Именно так появилась первая в мире карта обратной стороны Луны.

Через несколько лет фотографирование отдельных участков поверхности видимого полушария выполнили американские космические аппараты «Рейнжер 7,8,9 ». Эти аппараты разбились, но за время падения передавали на Землю снимки различного разрешения.

В 1965году советская космическая станция «Зонд» завершила фотосъёмку обратной стороны Луны. Оказалось, что там меньше темных участков поверхности, а вот кратеров было так же много, как и на видимой стороне Луны, некоторые из них были названы именами ученых и космонавтов. И наконец была создана первая полная карта Лунной поверхности. Она была составлена под научным руководством Ю.Н.Липского.

Первая мягкая посадка была осуществлена автоматической межпланетной станцией «Луна 9» в 1966г. Способ посадки был предложен главным конструктором С.П.Королевым. Телекамеры станциипередали на Землю панорамы окружающей местности с разрешением в несколько миллиметров.

В 1966 на орбиту вокруг Луны были выведены искусственные спутники «Луна 10,11,12». В состав аппаратуры входили приборы спектрального анализа, гамма излучения и инфракрасного излучения.

В 1966 году американский аппарат «Сервейер 1» осуществил мягкую посадку на Луну и в течение шести недель передавал снимки поверхности.

В июне 1968 года аппарат «Сервейер» совершил мягкую посадку и исследовал образцы лунного грунта.

После этого американцы занялись подготовкой к отправке на Луну пилотируемого корабля. При этом они опирались на результаты полетов советских автоматических станций «Зонд», которые осенью 1968 года впервые совершили путешествие по маршруту Земля – Луна – Земля Была решена задача возвращения космических кораблей из межпланетных полетов. Были запущены «Сервейер 3, 5, 6, 7» (1966-1967) с целью исследования Лунной поверхности, для выбора места посадки космических кораблей «Апполон».

Пять американских искусственных спутников «Лунар Орбитер» фотографировали Лунную поверхность и изучали ее гравитационное поле.

Астронавты Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин осуществили посадку лунной кабины 20 июля 1969 года. Астронавты установили отражатель лазерного излучения, сейсмометр, сделали снимки, собрали 22кг образцов лунного грунта, пройдя около 100 метров от посадочного модуля и пробыв на поверхности 2 часа 30 минут. В основном блоке на орбите находился Майкл Коллинз.

Советские автоматические станции «Луна 16, 20, 24» с помощью специального грунтозаборного устройства в автоматическом режиме собирали породу и в возвращаемых аппаратах доставляли ее на Землю.

Самоходные аппараты «Луноход 1, 2» выполняли исследования вдоль пути передвижения в 10,5 и 37 км, передавая на Землю множество снимков и панорам окружающей местности, а так же данные о физико-химическом составе лунного грунта. С помощью лазерного отражателя установленного на луноходе удалось уточнить расстояние от Земли до Луны.

В 1958 году в США было создано Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства – НАСА. Первоначально планировалось, что астронавты полетят уже в 1958 году, но многочисленные неполадки отодвигали дату запуска. Корабль, который вывел астронавтов на орбиту назывался - «Меркурий». Кабина «Меркурия» была очень тесной и неудобной. В 1965 году НАСА приняла новую программу космических полетов «Джемини». Корабли этой серии оказались намного совершеннее и удобнее. Последний корабль серии «Джемини-12» совершил полет в ноябре 1966 года. Но гораздо раньше этого НАСА разработала проект под названием «Апполон». Серия «Апполон» оказалась самой совершенной из всех, которые удавалось до сих пор создавать конструкторами CLIA . Корабль вмещал трех астронавтов, имел надежный спускаемый аппарат и стыковочный модуль. Он имел возможность состыковываться одновременно с несколькими кораблями. Но даже такой совершенный аппарат имел свои недостатки. Один из них стал причиной трагедии на стартовом комплексе. Во время предполетной тренировки в электрической сети произошли короткое замыкание. В считанные минуты пламя охватило всю площадку и астронавты Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт Роджер Чаффи погибли.

Почти в тоже время погиб советский космонавт Владимир Комаров на экспериментальном корабле «Союз»

Длительный перерыв с 1977 по 1990 г.г. в исследованиях Луны космическими аппаратами объясняется, по-видимому, переосмыслением программ, связанных с дальнейшими исследованиями и подготовкой аппаратов нового поколения.

Япония в марте 1990 года своей ракетой «Нисан» вывела на орбиту вокруг Луны автоматический аппарат « Mycec A », с целью дистанционного исследования поверхности Луны. Однако выполнить эту программу не удалось.

Спектральную съемку поверхности Луны в 1990 и 1992г. осуществила американская АМС «Галилео», которая, двигаясь по сложной орбите к Юпитеру, возвращалась к Земле дважды и фотографировала ее спутник.

КА «Клементина», запущенный в 1994 году помимо фотографирования поверхности Луны с помощью лазерного передатчика выполнял измерения высот рельефа, а по траекторным данным уточнялась модель гравитационного поля и некоторые другие параметры.

Специальные измерения в районе полюсов показали, что на дне постоянно затененных глубоких кратеров могут быть кусочки льда.

Запущенный в январе 1998 года американский космический аппарат«Лунар Проспектор» специально предназначался для уточненияплощадей занятых льдом в приполярных районах. На основании данных, переданных космических аппаратов с орбиты в 100 км, предполагается, что у Луны имеется железосиликатное ядро размером в 300 км. Обширные исследования выполнялись этим аппаратом с низкой орбиты в 25 км.

Будущие исследования Луны

На Луне нет привычной для нас атмосферы, нет рек и озёр, растительности и животных организмов. Сила тяжести на Луне в шесть раз меньше чем на Земле. День и ночь с перепадами температур до 300 градусов длятся по две недели. И, тем не менее, Луна все больше привлекает землян возможностью использовать ее уникальные условия и ресурсы.

Структура мировой экономики привела к тому, что около 98-99% превращаются в отходы, а 88% энергии вырабатывается за счет углеродного топлива (дрова, уголь, нефть, газ) дающего 60% всех загрязнений окружающей среды. Неизменность технологий в производстве энергетики приведет к тому, что начнутся необратимые процессы в биосфере, связанные с ее деградацией и представляющие жизненную опасность человечеству. Необходимыми условиями предотвращения угрозы экологического кризиса является в первую очередь перевод экономики на "безотходную технологию" и получение новых видов "экологически чистой" энергии от возобновляемых источников (Солнца, ветра, приливных станций), а также от ядерных реакций на основе синтеза дейтерия (2D) с гелием-3 (Не).

"По прогнозу ученых, запасовнефти,газа, урана(даже с учетом нынешнего уровняэнергопотребления) на Земле хватит, примерно, на 100 лет, поэтомууже сейчас необходимоискать альтернативные источники энергии",- уверен академикРоссийской академии наук (РАН),член бюро Совета по космосу РАНЭрик Галимов. Затраты на межпланетную доставку будут значительно меньше, чем стоимость вырабатываемой сейчас электроэнергии на атомных электростанциях. Академик считает, что доставка гелия-3 с Луны может стать реальностью уже через 30 лет, но для этого работы нужно начинать уже сейчас. Ученые посчитали, что участок лунной поверхности размерами 100х100х10 м обеспечит получение: - 40 тыс. тонн кремния, - от 80 до 90 тыс. тонн кислорода, - от 15 до 30 тыс. тонн алюминия, - от 5 до 25 тыс. тонн железа, - 9 тыс. тонн титана, - 0,8 кг Не. К ним добавится некоторое количество магния, кальция, хрома и других химических элементов. Сам лунный грунт в целом может послужить сырьем для получения различных строительных материалов, включая лучшие марки бетона, стекла, керамики, волокнистых и кристаллических композитных материалов. Всего лишь пара полетов на Луну грузоподьемностью в 10 тонн обеспечат єнергией Землю на год. Луна на тысячи лет обеспечит человечество энергией. В этом уверен Эрик Галимов. По прогнозу ученых, запасов нефти, газа, урана на Земле, хватит до середины следующего века, поэтому уже сейчас надо искать альтернативные источники энергии. Самый перспективный из них - гелий-3, запасы которого в верхних слоях поверхности Луны достигают около 500 млн тоннподчеркнул академик. На Земле этот изотоп практически отсутствует, в недрах планеты его не более нескольких сотен килограммов. Гелий-3 является идеальным экологически чистым топливом для термоядерного синтеза.При его использовании не возникает радиации, поэтому проблема захоронения ядерных отходов, так остро стоящая перед миром, отпадает сама собой. Гелий-3 на Луну в течение миллиардов лет приносит солнечный ветер. Ученые узнали о его существовании на Луне, проводя анализы грунта, доставленного со спутника Земли советскими автоматическими станциями и американскими астронавтами. Вынос с Земли энергоемких производств, например, металлургии, строительных материалов и других позволит существенно снять экологическую нагрузку на земную природную среду. Уже при самых ориентировочных оценках, очевидно, что дальнейшее освоение космического пространства невозможно осуществить, опираясь только на промышленные мощности, создаваемые традиционными путями на Земле.

Заключение

В работе были проанализированы запуски космических аппаратов к Луне. Была построена диаграмма периодичности полетов КА. Было выяснено, что с 3.09.58 по 27.09.2003 было совершено семь десятковзапусков, из них около 15 были аварийными.

Ограниченное количество энергетически полезных ископаемых на Земле ставит вопрос об исследовании и разработке альтернативных источников энергии и добычи полезных ископаемых на Луне. В работе была рассмотрена актуальность вопроса относительно добычи гелия-3 из лунного реголита. В ближайшее время предстоит решить вопрос о добыче и доставке гелия-3 на Землю.

В ближайшее время планируется постройка лунной базы, которую в будущем можно будет использовать для стартов полетов к другим планетам Солнечной системы, а так же для добычи полезных ископаемых и подготовке их к транспортировке их на Землю.

Подводя итог можно сказать, что за довольно небольшой промежуток временивторой половины 20 века сильно увеличились знания о Луне. Благодаря изучению Луны из космоса наука продвинулась намного вперед. Мы смогли увидеть обратную сторону Луны, составить подробные карты лунной поверхности, определить наличие магнитного поля, получить огромного количество фотографий. И все это было сделано на протяжении 50 лет .

Список литературы:

1.«Космонавтика». Маленькая энциклопедия. В.П.Глушко. Москва 1 970г. 2. «Астроном iя i космонавтика». Короткий хронологiчний дов iдник. 1968 р. 3. «Все о космосе». Бурмистрова Лариса. 2000 г. 4. «Аванта+» Энциклопедия. Москва. 2003 г. 5. «Космос» Сверхновый атлас Вселенной. Жанлука Ранцини. Москва 2004 г. Источники сети Интернет: 6. http :// selena . sai . msu . ru / Home / SolarSistem / moon . htm 7. http://astrogalaxy.ru/104.html 8. http://astrogalaxy.ru/161.html 9. http :// www.newsru.com/russia/25jan2006/gel.html 10. http :// www . vesti . ru

Приложение 1. Статистика запусков космических аппаратов на Луну странами СССР и США

Приложение 2. Список запусков космических аппаратов к Луне

дата	страна	аппарат	примечания
			Авария 1-й ступени РН.
			Авария 1-й ступени РН.
			Авария 2-й ступени РН.
			Обнаружение магн. поля и радиационных поясов.
			Промах мимо Луны.
			АЛС прошла на расстоянии 60 050 км от пов. Луны.
			Авария 2-й ступени РН.
			Попадание в Луну.
			Фотографирование невидимой стороны Луны.
			Авария 1-й ступени РН.
			Промах мимо Луны.
			О тказ бортовой аппаратуры вскоре после старта.
			Отказ системы ориентации, промах мимо Луны.
		Спутник-25	Отказ блока Л.
			Авария РН.
			Промах мимо Луны.
			Отказ оборудования.
			Отказ блока «Л».
			Получение телеизображений поверхности Луны.
			Отказ блока Л.
			Получение телеизображений поверхности Луны.
			Отказ ДУ 3-й ступени РН.
			Промах мимо Луны.
			Промах мимо Луны.
			Потеря ориентации во время торможения.
			АМС разбилась.
			Первая в мире мягкая посадка на Луну.
		Космос-111	Отказ системы управления блока Л.
			Получено 11 150 снимков.
		Lunar Orbiter-1	Получено 215 пар снимков.
			Фотографирование поверхности Луны.
			АМС разбилась из-за отказа системы ориентации.
			Получено 211 пар снимков.
			Мягкая посадка на Луну.
		Lunar Orbiter-3	Получено 182 пары снимков.
			Мягкая посадка на Луну.
		Lunar Orbiter-4	Получено 163 пары снимков.
			Перед началом посадки связь с АЛС прервалась.
			Посадка в нерасчетной точке.
			Мягкая посадка на Луну.
			Мягкая посадка на Луну.
			Не включилась ДУ блока Д.
Дата	страна	аппарат	примечания
			Не включилась ДУ блока Д
			АЛС разбилась при посадке.
		Космос-300	Авария блока Д.
		Космос-305	Авария блока Д.
			Авария 2-й ступени РН.
			доставка лунного грунта на Землю.
		Луна-17/Луноход-1	Доставка на Луну АЛС Луноход-1.
			АЛС разбилась при посадке.
			К артографирование лунной поверхности.
			Доставка лунного грунта на Землю.
		Луна-21/Луноход-2	Доставка на Луну АЛС Луноход-2.
			Картографирование лунной поверхности.
			Неудачная посадка, АЛС опрокинулась.
			Авария блока Д.
			Доставка лунного грунта с глубины более 2 м.
			Вывод микроспутника Hagoromo на орбиту ИСЛ.
			Фотографирование поверхности Луны.
		Lunar Prospector	Исследования Луны с орбиты ИСЛ.
			Исследования Луны с орбиты ИСЛ.