Виталий Перов - Космические аппараты исследуют Луну

Изучение механических свойств поверхностного слоя лунного грунта было основано на определении прочностных и деформационных характеристик реголита в его естественном залегании. При этом предполагалось: получить с помощью специальной аппаратуры сведения о несущей способности грунта, его уплотняемости и сопротивлении вращательному срезу; изучить взаимодействие ходовой части с грунтом — для оценки свойств материала поверхности по всей трассе движения; проводить анализ телевизионных изображений, позволяющих по глубине колеи «Луноходов» и характеру деформации грунта под воздействием их колес выявлять особенности структуры грунта и его строения.

Результаты, полученные с помощью «Лунохода-1», показали, что несущая способность реголита в различных точках поверхности менялась в довольно широких пределах и в большинстве случаев составляла 0,34 кг/кв. см. Сопротивление вращательному сдвигу было в среднем около 0,048 кг/кв. см. Несущая способность самого верхнего пылевого слоя находилась в пределах 0,02-0,03 кг/кв. см. Наибольшее сопротивление внедрению аппаратуры в грунт было отмечено на участках, не усеянных камнями, наименьшее — в районе кольцевых валов кратеров. Обнаружилась способность лунного грунта к значительному уплотнению и упрочению при повторном нагружении. При измерениях параметров грунта, лежащего на глубине 8-10 см и обнажаемого при маневрах «Лунохода», были выявлены более высокие показатели механических свойств: несущая способность около 1 кг/кв. см, сопротивление сдвигу 0,06 кг/кв. см.

Для проведения магнитных измерений по трассе движения и во время остановок «Луноход-2» имел на своем борту трехкомпонентный феррозондовый магнитометр. Анализ этих измерений указывает на неоднородность магнитного поля поверхности Луны: компонент магнитного поля, параллельный поверхности, при измерениях по трассе движения «Лунохода» менялся от 5 до 60 гамм, обнаружены магнитные аномалии, свойственные кратерам (в районе отдельных кратеров отмечены перепады поля до 3 гамм/м). Магнитные измерения, проведенные в районе тектонического разлома и вала кратера Лемонье, дали возможность оценить намагниченность пород, расчлененных трещиной, а также материковых пород вала кратера.

Геолого-морфологические исследования районов, по которым двигались «Луноходы», были направлены на получение данных о рельефе и выявление характерных геологических образований, на установление их взаимосвязи и эволюции и определение особенностей микрорельефа и слагающих пород.

Анализ материалов, полученных в Море Дождей, показал, что основной формой микрорельефа в этом районе являются кратеры. На изображениях хорошо просматривались кратеры размером до 50 м. Были выделены в специальную группу отрицательные формы рельефа диаметром менее 10 см, имеющие специфические особенности. Кратеры в этом районе имели характерную чашеобразную форму, их облик менялся от четкого к расплывчатому, в соответствии с чем они были сгруппированы в три морфологических класса — А, В и С.

Кратеры класса А, как правило, имели четко выраженный вал или резкую границу с окружающей поверхностью. Отношение глубины к диаметру (H/D) для кратеров этого класса лежит в пределах 1/4-1/5. Крутизна внутренних склонов в верхней части составляла 35–45°. Кратеры класса В более сглажены: отношение H/D для них около 1/8, максимальная крутизна внутренних склонов редко достигает 30°. Кратеры класса С имели наименьшую относительную глубину (H/D = 1/14), крутизна их склонов 8-10°, причем отсутствовали четкие границы.

Все кратеры располагаются на поверхности случайным образом, что характерно для форм рельефа экзогенного происхождения. Часть кратеров, видимо, образовалась в результате вторичных ударных процессов — падений обломков породы малой прочности с невысокой скоростью. Обломки горных пород на поверхности — обычный элемент лунного ландшафта.

Геолого-морфологические исследования также включали в себя изучение мощности и вертикального разреза слоя реголита, его структуры и гранулометрического состава. Данные анализа геологической обстановки приводят к выводам о том, что поверхностные породы Моря Дождей кристаллизовались после их расплава в период 3,2–3,7 млрд. лет назад. Кратеры в основной массе имеют ударно- взрывное происхождение, а морфологические различия связаны с их эволюцией. Крупнообломочный материал, по-видимому, возник в результате дробления скального основания при образовании кратеров.

Мощность реголита лежит в пределах 2–6 м, а в отдельных случаях может достигать 50 м. При переходе от молодых кратеров к старым закономерно меняется микроструктура верхнего слоя реголита от щебнистой к комковатой и ячеисто-комковатой, а гранулометрический состав становится более тонким. Непосредственно под слоем реголита, по всей видимости, находятся породы типа брекчий базальтового состава, ниже — базальты.

За время своей работы советские самоходные аппараты, управляемые с Земли, прошли маршрут длиной около 50000 м, передали более 300 панорам и 100000 снимков, провели многократные исследования физико-механических и химических свойств грунта.

Одним из важных этапов изучения Луны в Советском Союзе явилось использование АС серии «Зонд», предназначенных для испытания систем космической техники в реальных условиях полета, методов и средств, используемых при длительных межпланетных рейсах, а также для проведения экспериментов в космическом пространстве.

В программу АС «Зонд-3», выведенной в длительный полет по гелиоцентрической орбите, помимо других экспериментов, входило и фотографирование Луны, в том числе тех районов обратной ее стороны, которые не были охвачены фотосъемкой при полете станции «Луна-3». На борту АС «Зонд-3» проходил испытание и отрабатывался фототелевизионный комплекс, предназначенный для получения фотоснимков планет и для передачи информации с расстояний до сотен миллионов километров. При передаче информации станция ориентировалась в пространстве таким образом, чтобы ее параболическая антенна с высокой точностью была направлена на Землю.

Программа фотографирования Луны предусматривала перекрытие снимков еще неизвестных районов с фотографиями участков, уже отснятых «Луной-3», а также районов, которые можно наблюдать с Земли. Это обеспечивало хорошую картографическую привязку для новой фотоинформации. Съемка Луны велась с расстояний от 11,6 до 10 тыс. км. Такое расстояние позволяло сфотографировать значительные территории и получить изображения достаточно крупного масштаба. Фотосеанс продолжался около 1 ч. При этом положение станции относительно Луны менялось по долготе на 60° и по широте — на 12°. Таким образом, каждый участок неисследованной территории был отснят под различными углами, что значительно повышало информативность изображения.