Станислав Петрунин - Советско-французское сотрудничество в космосе

В подготовке и осуществлении эксперимента «Аракс» участвовали многие научно-технические коллективы СССР и Франции. Были организованы наземные станции наблюдения в Архангельской области и на о. Кергелен. Получены весьма ценные данные о процессах, связанных с движением электронов в электрическом и магнитном полях и в плазме околоземного пространства.

Исследование Луны, планет, межпланетного пространства. Исследование Луны. В первом советско-французском эксперименте по изучению Луны использовался лазерный метод наблюдений. При этом решалась задача лазерной локации Луны с целью привязки удаленных пунктов Земли, определения движения полюсов, дрейфа континентов. Однако для осуществления столь обширной программы необходимо было проводить измерения расстояний до Луны во многих точках земного шара, что подразумевает сотрудничество ученых разных стран. Поэтому не удивительно, что уже через год после подписания межправительственного соглашения по космосу ученые Франции и СССР выдвинули предложение осуществить совместную работу по лазерной локации естественного спутника нашей планеты.

После тщательного рассмотрения специалистами обеих стран предложение было принято. Причем оговаривалось, что доставку лазерного отражателя на Луну и его установку там осуществляет советская сторона, а французские ученые обеспечивают изготовление прибора — уголкового лазерного отражателя. Он состоит из нескольких специальных призм и обладает свойством возвращать направленный на него луч обратно к источнику, т. е. поворачивать луч на 180°. Каждая призма представляет «утолок», отрезанный от куба. Входной гранью служит плоскость среза, остальные три грани металлизированы. Призмы изготовлены из специального высокооднородного стекла типа «гомосил», углы выдержаны с точностью 0,2", плоскости с точностью 0,07 мкм. Оптические элементы лазерного отражателя изготовлялись с большой точностью, так как малейшие отклонения затрудняют прием отраженного луча.

Созданный прибор сначала проверяли на Земле: в термо- и барокамерах, имитирующих лунные условия. Однако главное испытание ждало прибор впереди — на Луне. В 1969 г. изготовленный во Франции уголковый лазерный отражатель КНЕС направил в СССР для установки на советском самоходном аппарате «Луноход», который должна была доставить на Луну автоматическая станция «Луна-17» в ноябре 1970 г. Советские специалисты снабдили отражатель крышкой для зашиты от пыли во время посадки на Луну и обеспечили его ориентацию на Землю.

В 1970 г. к моменту доставки на Луну первого лазерного отражателя в Советском Союзе и во Франции подготовили к наблюдениям комплексы наземной лазерно-локационной аппаратуры. В СССР такая аппаратура установлена на 2,6-метровом телескопе Крымской астрофизической обсерватории АН СССР. Во Франции наблюдательный пункт был организован в обсерватории Пик-дю-Миди с использованием телескопа диаметром 1,02 м. В первую же лунную ночь после посадки «Луны-17» советская и французская группы исследователей провели успешные сеансы лазерной локации с помощью отражателя «Лунохода-1».

На совещании в Тбилиси (в сентябре 1972 г.) советские и французские специалисты, подтвердив свою заинтересованность в продолжении лазерных локаций Луны, приняли решение повторить в рамках сотрудничества двух стран эксперимент с уголковым отражателем. Прибор был включен в состав научной аппаратуры «Лунохода-2», доставленного на поверхность естественного спутника Земли советской автоматической станцией «Луна-21» 16 января 1972 г.

Какую же новую информацию могут получить ученые, используя лазерный отражатель? Благодаря его свойствам посланный из обсерватории луч можно поймать через некоторое время аппаратурой той же обсерватории. По времени, прошедшем между посылкой и приемом светового луча, можно определить расстояние от источника света до отражателя, в данном случае — от обсерватории до «Лунохода». Это позволяет с большой точностью рассчитать расстояние от Земли до Луны, судить о движениях земных материков и проводить другие исследования.

В СССР лазерная локация успешно проводится в Крымской обсерватории, французские специалисты работают в обсерватории Пик-дю-Миди. Однако уголковый отражатель может быть использован и другими станциями наблюдения, которые имеют соответствующую аппаратуру. В частности, с помощью отражателя, установленного на «Луноходе-2», успешную локацию Луны осуществили французские и американские ученые с обсерватории Мак-Дональд в США. В свою очередь, советские станции работали с лазерным отражателем «Аполлона-15».

Следует упомянуть также и о другой форме советско-французского сотрудничества в изучении Луны. По просьбе ученых Франции им были переданы образцы лунного грунта, доставленного на Землю советскими автоматическими станциями «Луна-16 и -20». В анализе лунных образцов участвуют девять французских лабораторий. Большое количество информации получено о типе материалов, структуре, химическом составе, возрасте и твердости лунного грунта, о влиянии на него солнечного ветра. Проводились фотометрические и поляриметрические исследования образцов в различных спектральных диапазонах и при различных условиях их освещенности и наблюдения.

Образцы подвергались также анализу в поляризованном свете на электронном микроскопе и просвечиванию рентгеновскими лучами. Осуществлялся масс-спектрометрический анализ, в том числе для определения содержания калия, рубидия, стронция, бария и редкоземельных элементов. Измерение позволило ученым определить возраст твердых лунных пород (время их затвердевания). Так, для образцов «Луны-16» этот возраст определен приблизительно в 3,4 10 9лет, а для образцов «Луна-20» — несколько больше. Работы по анализу лунного грунта продолжаются и сейчас.

Исследование планет и межпланетного пространства. Самым распространенным химическим элементом в верхней атмосфере планет является водород. Образующийся в результате диссоциации (распада молекул воды под действием солнечного ультрафиолетового излучения) водород, как самый легкий газ, на больших высотах становится самым обильным, и верхние атмосферы всех планет состоят практически из чистого атомарного водорода. Поэтому для исследования планет широко используются методы ультрафиолетовой астрономия, так как именно в ультрафиолетовом диапазоне легко проявляются наиболее интенсивные спектральные линии излучения атомарного водорода (серии Лаймана) и самая яркая из них — Lα — с длиной волны 121,6 нм.

Именно это обстоятельство использовали советские и французские специалисты, подготавливая космические эксперименты по изучению планет Марс и Венера. Первые такие советско-французские исследования (планеты Марс) проводились в 1973 г. с помощью аппаратуры автоматических межпланетных станций «Марс-5 и -7». В эксперименте «УФС» использовался прибор, принцип действия которого основан на методике, предложенной ранее французскими учеными для регистрации излучения атмосферного атомарного натрия.