Сергей Викторов - Химия лунного грунта

Для объяснения обнаруженного «Луноходом-2» явления можно представить себе следующую картину. Частицы «материкового» вещества, передвигаясь по склонам вниз, постепенно образовывали полосу «материкового» грунта на «морской» равнине (возможные механизмы перемещения вещества были описаны выше). Перемешивание с частицами «морского» вещества создавало в этой полосе особый грунт, по составу промежуточный между «материковыми» (анортозиты) и «морскими» (базальты) породами.

Такова общая схема. Детали этого явления, механизмы движения частиц грунта, эффект перемешивания вещества — все это требует дальнейшего изучения.

Работа «Лунохода-2» являлась первым исследованием, проведенным в переходной зоне «материк — море» и позволившим определить характеристики этой области. Посредством прибора РИФМА-М удалось обнаружить вариации химического состава вещества лунной поверхности в этом районе, коррелирующие с геолого-морфологическими особенностями рельефа. Промежуточные свойства граничной зоны могут быть объяснены действием механизма горизонтального переноса вещества на лунной поверхности, причем ширина полосы смешивания составляет, по-видимому, несколько километров.

Осуществление задачи автоматических и пилотируемых полетов к Луне с возвращением на Землю потребовало решения целого ряда принципиально новых задач, таких, как, например, посадка на Землю аппарата, входящего в ее атмосферу со второй космической скоростью (около 11 км/с). Результатом разработок этих космических аппаратов явилось создание в Советском Союзе станций «Зонд-5 и -6». Успешно возвратившись на Землю, они доставили не только большой объем научной информации, но и необходимые данные для дальнейшей отработки полетов к Луне более сложных возвращаемых аппаратов.

Важную роль в изучении Луны сыграли пилотируемые полеты к Луне по американской программе «Аполлон», которым предшествовал целый ряд пилотируемых запусков на орбиты искусственных спутников Земли и Луны для отработки всех необходимых для выполнения этой задачи маневров.

16 июля 1969 г. состоялся запуск «Аполлона-11», предназначенного для первой высадки человека на Луну. 20 июля 1969 г. лунный отсек с астронавтами Н. Армстронгом и Э. Олдрином опустился на лунную поверхность в Море Спокойствия. Посадка корабля показала справедливость выводов, сделанных на основе предыдущих полетов автоматических станций, — грунт оказался достаточно твердым как для посадки на него пилотируемого аппарата, так и для передвижения по нему человека.

Помимо сбора образцов лунных пород для доставки их на Землю, астронавты установили на поверхности Луны пассивный сейсмометр, прибор для определения состава солнечного ветра и лазерный отражатель.

Впоследствии было проведено еще пять пилотируемых полетов кораблей «Аполлон» на Луну. Три из них опускались на «морскую» поверхность, а два последних прилунились в «материковую» область. В результате успешных полетов по программе «Аполлон» были доставлены на Землю многочисленные образцы лунного грунта и произведен большой объем научных исследований Луны.

Помимо пилотируемых полетов на Луну, огромное значение представляли собой полеты к. нашему естественному спутнику таких автоматических станций, как «Луна-16, -20 и -24», также доставивших на Землю образцы лунного грунта. Эти станции состояли из двух блоков — посадочной ступени с грунтозаборным устройством и ракеты «Луна — Земля» с возвращаемым аппаратом.

Следует отметить, что грунтозаборное устройство, впервые примененное на станции «Луна-16», явилось принципиально новым агрегатом космического аппарата. В его задачи входили и бурение лунного грунта различной плотности в условиях вакуума, и транспортировка образцов в контейнер возвращаемого аппарата, и последующая герметизация этого контейнера.

Станция «Луна-16» прилунилась 20 сентября 1970 г. в районе Моря Изобилия. По команде с Земли грунтозаборное устройство взяло образцы грунта с глубины до 350 мм и загерметизировало их в контейнере возвращаемого аппарата. Одновременно с забором грунта определялась плотность исследуемой породы.

На следующие сутки был осуществлен старт с лунной поверхности, 24 сентября возвращаемый аппарат приземлился на территории Советского Союза, и контейнер с образцами лунного грунта был передан для исследования в Академию наук СССР. Впервые в истории космонавтики с помощью автоматического аппарата удалось не только достичь поверхности Луны и произвести на ней необходимые работы, но, стартовав оттуда, успешно возвратиться на Землю.

14 февраля 1972 г. станция «Луна-20», аналогичная по конструкции станции «Луна-16», также осуществила мягкую посадку на Луну — в гористой области в 120 км к северу от места посадки «Луны-16», а затем впервые доставила на Землю грунт из «материковой» области. Образец реголита, автоматически доставленный станцией «Луна-20» и взятый впервые из труднодоступного гористого района Луны, позволил экспериментально вскрыть существенное различие составов лунных «морей» и «материков». «Материковое» вещество оказалось рыхлым разнозернистым материалом светло-серого цвета с высоким содержанием фрагментов, относящихся к породам анортозитового типа.

Анализ вещества, доставленного «Луной-20», позволил отвергнуть идею, что состав лунных «материков» тождествен составу первичного, недифференцированного вещества, каким оно было непосредственно после образования Луны из протопланетного облака. Более того, присутствие анортозитов на поверхности лунных «материков», по-видимому, свидетельствует о значительной дифференциации первичной Луны уже на очень ранней стадии ее существования.

Доставка на Землю образцов лунного грунта дала возможность детально изучить как их химический состав, так и другие характеристики — структуру, степень дисперсности, физико-механические свойства и т. д. Оказалось возможным исследовать в лабораторных условиях химический состав различных образований поверхностного слоя лунного грунта, в том числе отдельных камней и фрагментов микронного размера; изучать кристаллы различных минералов, слагающих лунные породы. Отдельно удалось проанализировать и обнаруженные в лунном грунте стеклообразные шарики, по-видимому, образовавшиеся при частичном расплавлении грунта в момент удара микрометеоритов.

Разумеется, такие тонкие и скрупулезные исследования с помощью новейших электронных микроскопов и других приборов, составляющих арсенал современной науки, можно проводить лишь на Земле в специальных лабораториях. Только в этих условиях возможно делать анализы с большой точностью и определять в исследуемых образцах химические элементы, концентрация которых составляет малые доли процента.