Сергей Викторов - Химия лунного грунта

Для проверки работоспособности всего прибора один из детекторов выполнял контрольную функцию. Он не имел входных окон для попадания в него излучения, в то время как внутри него был помещен радиоактивный источник и образец земного грунта известного химического состава, постоянно облучавшийся этим источником. Таким образом, спектр, даваемый этим детектором, был заранее известен и постоянно контролировался. В результате можно было делать выводы о работоспособности всей системы детекторов в целом, а также об исправности радиотракта (при работе блока детекторы включались в работу поочередно).

Установке выносного блока на «Луноходе-2» предшествовали обширные лабораторные исследования. С помощью летного экземпляра выносного блока были изучены спектры флуоресцентного излучения большого числа земных минералов известного химического состава. Измерения проводились в большой вакуумной камере (рис. 11) в условиях реальной геометрии космического эксперимента. Исследовалась зависимость полученных результатов от степени измельчения грунта, плотности его насыпания, расстояния блока над поверхностью грунта и т. д. В результате было получено большое число спектров грунтов известного состава (см. рис. 2), знание которых было необходимо при обработке результатов, полученных во время работы «Лунохода-2», с целью определения абсолютных концентраций элементов в лунном грунте.

Измерения химического состава грунта были начаты на небольшом удалении от посадочной платформы, на валу кратера диаметром 40 м. Состав грунта здесь оказался следующим: кремний — 24 ± 4 %, кальций — 8 ± 1 %, железо — 6,0 ± 0,6 %, алюминий — 9 ± 1 % (напомним, что измерения «Лунохода-1» в Море Дождей дали 10–12 % железа). При движении «Лунохода-2» на юг исследованию подвергся кратер диаметром 13 м, удаленный от места посадки примерно на 1,5 км. Грунт в этом районе оказался схожим по составу с грунтом ранее исследуемого участка. Таким образом, судя по химическому составу, лунные породы в районе посадки станции не могут быть отнесены к типично «морским».

Рис. 11. Выносной блок аппаратуры РИФМА-М в большой вакуумной камере при проведении модельных экспериментов — получении спектров флуоресцентного излучения грунта известного химического состава. Блок закреплялся на штанге, и его положение относительно грунта могло изменяться

По мере продвижения «Лунохода-2» к холмам, расположенным в южном направлении, содержание железа стало падать и составило 4,9 ± 0,4 % при удалении от места посадки на 4,5 км. В сеансе, проведенном в точке наибольшего продвижения в сторону «материка», зарегистрировано самое низкое содержание железа — 4,0 ± 0,4 %, причем одновременно содержание алюминия возросло до 11,6 ± 1,0 % (это определение химического состава проводилось вблизи кратера диаметром 2 км). К этому времени «Луноход-2» прошел уже несколько километров (около 10) и находился в пределах холмистой приподнятой равнины, расположенной к юго-западу от кратера Лемонье (собственно, уже вне кратера). По типу рельефа эта местность является переходной от Моря Ясности к массиву гор Тавр. Следует отметить, что по сравнению с измеренным в районе посадки отношение концентраций кремния к железу на участке наибольшего продвижения в глубь «материковой» зоны возросло в 1,5 раза, а отношение алюминия к железу — приблизительно в 2 раза. Такой состав напоминает земные горные породы анортозитового типа, по-видимому, широко распространенные на лунных материках.

При дальнейшем движении «Луноход-2» покинул зону холмов и возвратился на поверхность кратера Лемонье. Проведенные здесь измерения дали состав грунта, сходный с составом поверхности в месте посадки. Примеры спектров, полученных при работе аппаратуры РИФМА-М на «Луноходе-2», представлены на рис. 12.

Рис. 12. Пример спектров флуоресцентного излучения лунного грунта, полученных с помощью «Лунохода-2»

При дальнейшем движении «Луноход-2» исследовал Борозду Прямую — тектонический разлом поверхности, находящийся к юго-востоку от места посадки. Результаты анализов, произведенных на западном и восточном склонах этого образования, в пределах точности эксперимента совпадают. Содержание кальция составляет около 8 %, содержание железа на западном склоне — 7,5 ± 0,9, на восточном — 8,0 ± 1,0 %. Это несколько превышает концентрацию железа в равнинной части исследованного района и, по-видимому, связано с морфологическими особенностями данного участка поверхности.

По составу поверхности в исследованной «Луноходом-2» части кратера Лемонье могут быть выделены три района.

Результаты анализов, выполненных в равнинной части днища кратера Лемонье, дают основание считать, что породы в районе посадки и во всей южной зоне этого кратера, по-видимому, не являются типично «морскими». Измеренное содержание железа там оказалось равным 6 %, что существенно ниже типичных для «морских» районов значений (10–12 %). Между тем по рельефу и морфологическим характеристикам этот район весьма похож на «морской» (см. табл. 2).

Таблица 2

Район в юго-западной части маршрута значительно отличается от первого. По светлому тону поверхности, обилию холмистых гряд, малому количеству камней его можно считать разновидностью «материковой» поверхности. Исследования химического состава поверхности в северной части этого лунного образования показали, что по крайней мере самый верхний слой реголита здесь состоит из породы с весьма малым (около 4 %) содержанием железа и повышенной (по сравнению с «морскими» базальтами) концентрацией алюминия. Район тектонического разлома (Борозда Прямая), общая протяженность которого составляет 16 км, а ширина (местами) — до нескольких сотен метров, характерен тем, что его склоны покрыты каменными россыпями, включающими в себя крупные (метровые) камни. Несмотря на сложность передвижения в зоне крупных камней, «Луноход-2» все же продвинулся к краю разлома и произвел анализ состава поверхности. Среди результатов в первую очередь следует отметить явное повышение содержания железа на склонах разлома.

Таким образом, в результате проведенных исследований получены данные, свидетельствующие об обнаружении постепенных изменений химического состава грунта в переходной зоне «море — материк»: при движении «Лунохода-2» по поверхности кратера Лемонье к «материку», при нахождении самоходного аппарата в «материковом» районе и при дальнейшем движении по дну кратера в восточном направлении. Поверхность в переходной зоне явно обладает промежуточными свойствами. Отсутствие резкой границы между «морским» и «материковым» веществом говорит о взаимном влиянии этих разнородных поверхностей.