2.6. Ближайший космический объект: спутники и люди на Луне

Луна – ближайшее к нам небесное тело, расстояние от центра Земли до центра естественного спутника составляет 384,5 тысячи км. Как второй по величине после Солнца объект на небе, Луна всегда привлекала особое внимание астрономов. До того как Галилей сконструировал телескоп, наблюдать за ней можно было только невооруженным глазом, тем не менее исследователи смогли и таким способом получить немало информации. Еще в античные времена Гипарх довольно точно определил расстояние до ночного светила (30 диаметров Земли) и его размер, а благодаря Галилею человечество узнало, что на Луне есть горы и кратеры.

История непосредственного, контактного изучения естественного спутника нашей планеты началась 13 сентября 1959 г., когда автоматическая станция «Луна-2» прилунилась на его поверхность. Попытка была не первой, до этого четыре станции были утеряны из-за аварии ракеты-носителя, а одна улетела дальше, чем планировалось, и стала искусственным спутником Солнца. Посадка «Луны-2» была жесткой, фактически станция врезалась в поверхность спутника на скорости 3 км/с.

Станция представляла собой сферу из сплава магния и алюминия, ее диаметр был чуть больше метра, вес составлял почти 400 кг, она имела в своем активе всего три простых прибора: счетчик Гейгера, магнитометр и сцинтилляционный счетчик для изучения элементарных частиц. Главной задачей станции было достижение поверхности Луны, и она была с успехом выполнена.

Следующий успешный полет к Луне, всего через месяц после первого, совершил аппарат «Луна-3». Этой исследовательской станции удалось сделать то, чего до этого не делал никто за всю историю человечества. Она «увидела» обратную сторону Луны и сделала вполне удачные фотографии. Приборы, установленные на автоматической станции, позволили выявить, что у Луны нет поясов радиации и магнитного поля. Кроме того, с их помощью был изучен общий поток космической радиации (частицы, лучи, микрометеоры).

Главным прибором «Луны-3» было сложное фототелевизионное устройство, которое направлялось в сторону поверхности Луны при помощи системы ориентации. Выполнить эту задачу, при технических возможностях, имевшихся в 1950–1960-е гг., было действительно очень непросто. Чтобы передать изображение, нужно было при помощи автоматики проявить, высушить и зафиксировать пленку прямо на борту, затем просветить изображение световым лучом, чтобы преобразовать его в аналоговое телеизображение. Станции удалось заснять больше половины поверхности Луны, правда, фотографии из-за помех сигналам получились не очень качественные, но все же это было значительным достижением.

Второй, не менее интересной, задачей «Луны-3» было выполнение гравитационного маневра – изменение направления полета под воздействием силы тяготения Луны. Траектория движения автоматической станции была рассчитана таким образом, чтобы после подлета к Луне направление изменилось и аппарат пролетел над Северным полушарием Земли, где находились советские наблюдательные пункты.

После первых успехов перед учеными и конструкторами была поставлена следующая задача: вывести на орбиту Луны искусственный спутник и разработать систему, обеспечивающую мягкую посадку на ее поверхность. Сделать это было нелегко, тем более что в то время приходилось решать и огромное количество других задач.

В 1964 г. американский аппарат «Рейнджер-7», перед тем как столкнуться с лунной поверхностью, сделал снимки Луны с очень близкого расстояния, от 2 км до 0,5 м. Следующие «Рейнджеры» также внесли вклад в изучение и фотографирование земного спутника. Но все же первую мягкую посадку совершила советская автоматическая станция «Луна-9» 3 февраля 1966 г.

Для этого было разработано оригинальное решение. Сначала аппарат доставлялся при помощи ракеты на орбиту Земли, затем, уже с орбиты, осуществлялся старт в направлении Луны. В момент приближения к поверхности спутника аппарат состоял из основного блока и спускаемой капсулы. Когда он был в нескольких метрах от поверхности, включалась автоматическая система торможения. В тот момент, когда пятиметровый штырь, выступающий из основного блока, касался поверхности Луны, спускаемая капсула «выстреливала» и приземлялась. Ее центр тяжести был расположен таким образом, чтобы по окончании движения она заняла расчетное положение. После этого начинался переход в рабочее состояние: панели-лепестки раскрывались, выставлялась телевизионная камера, разворачивались антенны.

«Луна-9» передала на Землю первые панорамные изображения лунной поверхности, которые развеяли опасения ученых относительно слоя пыли. До этого некоторые из них считали, что на поверхности земного спутника может лежать значительный слой пыли, до нескольких метров толщиной, что, естественно, помешает исследованиям. Теперь стало очевидно, что пыли на Луне немного.

Вскоре, в марте 1966 г., у Луны появился первый искусственный спутник, это был аппарат «Луна-10». В течение двух месяцев он вращался на окололунной орбите, передавая исследовательские данные, после чего упал на поверхность Луны.

Первым землянином, ступившим на иное небесное тело, стал американец Нил Армстронг, прибывший на Луну входе космической программы «Апполон». Этому предшествовала долгая подготовка, одним из этапов которой была череда аппаратов «Сервейер». Их полеты на Луну с мягкой посадкой позволили получить несколько десятков тысяч качественных снимков земного спутника, Солнца и планет Солнечной системы, а также взять образцы грунта. Правда, тогда не было возможности доставить их на Землю. Образцы фотографировали и анализировали приборы, установленные на «Сервейверах».

Программа «Аполлон», завершившаяся успешной доставкой астронавтов на Луну, была принята в США в 1961 г., а «Аполлон-11» достиг цели 20 июля 1969 г. Корабль с астронавтами Эдвином Олдрином, Майклом Коллинзом и Нилом Армстронгом на борту был доставлен на лунную орбиту при помощи трехступенчатой ракеты. Затем от основного корабля отделился лунный модуль, на котором Армстронг и Олдрин спустились на поверхность Луны. Первым из кабины вышел Нил Армстронг, через 15 минут к нему присоединился напарник. Астронавты пробыли на поверхности Луны два с половиной часа. Они провели фото- и видеосъемку, собрали большое количество образцов лунного грунта весом почти 22 кг и установили флаг США. Кроме того, астронавты разместили на Луне несколько приборов, среди которых были сейсмометр и лазерный отражатель, на который передавались сигналы из обсерваторий Земли.

Изучение образцов лунного грунта, в котором участвовали десятки исследователей из разных стран мира, дало интересные результаты. Выяснилось, что лунная порода была сформирована при очень высоких температурах, без участия воды и кислорода. Из 23 обнаруженных минералов 20 были идентичны земным, 3 оказались уникальными. На главный вопрос, есть ли в образцах хоть какие-то следы жизни, ответ был отрицательным.

Всего было осуществлено 6 успешных экспедиций на Луну, входе которых на земном спутнике побывало 12 человек. Кроме них, ни один землянин не бывал на другом астрономическом объекте.