Астрономия и Космонавтика Коллектив авторов - Современные достижения космонавтики (сборник статей)

Оказалось, что верхний слой вещества толщиной в несколько сантиметров лежит на поверхности Луны по крайней мере не менее 10 миллиардов лет, а слой толщиной в 1 — 2 м — не менее 600 миллионов лет. Становится, таким образом, понятно, что этот поверхностный слой формировался чрезвычайно медленно. На Земле картина иная. Из-за высокой тектонической активности, атмосферных явлений ее облик постоянно и довольно быстро меняется.

Эрозии, постоянному разрушению, подвергаются и породы на открытой поверхности Луны. Скорость ее, определенная по следам космических частиц в веществе, равна примерно одной миллионной части миллиметра в год. Сколько же миллионов лет пройдет прежде, чем космические аппараты, доставленные на естественный спутник Земли, превратятся в лунную пыль!

Несмотря на огромные достижения в изучении Лупы, главные проблемы ее происхождения и эволюции еще далеко не решены. До сих пор исследованиям подвергалась преимущественно порода с поверхности лунных морей, обладающих гладким и сравнительно однообразным рельефом. Какие породы слагают лунные «континенты», которые занимают большую часть лунной поверхности? Что залегает на глубине хотя бы нескольких метров от поверхности? Эти и некоторые другие вопросы не решены.

Сейчас на первый план выдвигается изучение лунных «континентов». Знание характера пород, из которых они сложены, позволит ответить на один из принципиальных вопросов: имеет ли Луна сплошную базальтовую кору, подобную земной, или она претерпела лишь частичные плавления, а лава вышла на поверхность только в районах «морей»? В случае положительного ответа па вторую часть вопроса мы придем к выводу, что основная часть лунной поверхности должна быть представлена первичным недифференцированным веществом, по составу близким к каменным метеоритам,

Луна, по-видимому, как и Земля, в начальный период своего существования разогревалась за счет тепла, выделявшегося при распаде естественных радиоактивных элементов. Лунное вещество при этом дифференцировалось, и на поверхность выходили наиболее легкоплавкие фракции. Остывая, они превращались в лунную кору. В процессе остывания лавы, который шел быстро, также происходила дифференциация вещества. Возможно, что на дне лавовых озер образовались поэтому слои тяжелых железо-титановых окислов, а на глубине в несколько километров — слои разных минералов меньшей плотности. Не этим ли объясняются необычные сейсмопроводящие свойства Луны, которая, образно говоря, звенит, как колокол, при ударе о нее инородных тел? С другой стороны, вполне вероятно, что с этим процессом связано и еще одно явление, открытое па Луне, — так называемые масконы, то есть районы с повышенной гравитацией, которые заставляют искусственные спутники Луны изменять орбиту.

Информация, полученная в последние годы, все больше склоняет ученых к представлениям, согласно которым Луна родилась внутри Солнечной системы и, по-видимому, развивалась тем же путем, что и планеты. Но малый размер Луны не мог не отразиться как на процессах, определивших ее внутреннее строение, так и на процессах, протекавших на поверхности. В результате лунная поверхность оказалась открытой для постоянного воздействия различных космических факторов, которые формировали ее облик. Для науки и практики важное значение имеет здесь то, что события, которые происходили на. Луне в давно прошедшие времена, оставили свои следы на ее поверхности. На Земле же свидетельств далек эй — геологической истории почти не осталось, так как вся ее поверхность была покрыта толщей осадочных пород. Этим и объясняется большое внимание, которое проявляет современная наука к Луне — своеобразному зеркалу, в котором отражены события, происходившие на нашей планете миллиарды лет назад. Восстановив их, мы смогли бы судить, что же скрывается над поверхностью Земли, какие природные богатства человечество может использовать в будущем.

Советские ученые и инженеры при разработке лунной буровой, установки решили многие научно-технические проблемы. Сложная и необычная задача заключалась, например, в изучении особенностей активного взаимодействия элементов машин и механизмов с горными породами Луны.

Специфика такого взаимодействия обусловлена прежде всего особенностями поверхностного слоя лунного грунта — реголита, который сформировался в условиях, принципиально различных от земных. К ним относится в первую очередь выброс лунного вещества в результате метеоритных взрывов с последующим выпадением на поверхность мелкодисперсных частиц, а также камней и глыб.

Другой специфический фактор состоит в бомбардировке поверхности Луны потоком протонов, образующих «солнечный ветер», при одновременном интенсивном воздействии электромагнитного излучения. Необычность обстановки усугубляют сверхвысокий вакуум и резкие суточные колебания температуры поверхностного слоя.

Особенно важное практическое значение имеет склонность лунного грунта к адгезии (слипанию) с теми деталями технических устройств, которые находятся в непосредственном контакте с ним. Интенсивность слипания может меняться в широких пределах, определяемых одновременным действием большого числа факторов, в том числе имеющих достаточно тонкий физический механизм. В принципе адгезия может возникать между телами самой различной физической природы и химического состава. Экспериментально доказано, например, что в сверхвысоком вакууме может происходить сильная адгезия между металлами и горными породами.

Адгезионный контакт между грунтом и работающим буром может вызвать сильный износ и заклинивание бурового инструмента в скважине. Кроме того, в ряде случаев может происходить более или менее интенсивное налипание грунта на детали машин и механизмов. В принципе возможен и обратный процесс — перенос материала инструмента на лунный грунт. Оба эти явления нежелательны и даже опасны при бурении.

По мере увеличения времени контакта машин и механизмов с лунной поверхностью все большее значение приобретает проблема изнашивания тех деталей технических устройств, которые активно взаимодействуют с лунным грунтом. При этом, кроме адгезионного изнашивания, вызванного сверхвысоким вакуумом, было важно также выяснить роль абразивного износа. Его интенсивность определяется в основном, твердостью режущих частиц грунта, а также их формой и размерами.

Изучение особенностей — взаимодействия с лунным грунтом вначале велось на различных земных породах — аналогах лунным. Следующим шагом стали исследования непосредственно на поверхности Луны. Наконец наступил наиболее результативный этап экспериментов — изучение образцов лунного грунта в земных лабораториях.