ЛУНА. Освоение Луны. Лунная гонка.

[АниКей]

[АниКей]

[АниКей]

[АниКей]

[АниКей]

Проекты
NASA выбрало научные приборы для лунохода
11 июля 2025 года, 16:21
Евгений Статецкий
НАСА наконец определилось с тем, какие приборы оно хочет видеть на луноходе, с помощью которого по естественному спутнику Земли будут перемещаться участники программы «Артемида». Это будут инфракрасный и микроволновой спектрометры: первый будет оценивать элементный состав лунной поверхности, а второй поможет заглянуть под нее. Причем оба смогут делать это как под чутким управлением астронавтов, так и в безэкипажном режиме.
Программа «Артемида» на много лет отстает от графика, что не лучшим образом сказывается на репутации американского аэрокосмического агентства. Зато позволяет ему получше подготовиться к реализации исследовательских программ на поверхности естественного спутника Земли — где почти пятьдесят лет не ступала нога человека. В частности, доработать средство передвижения астронавтов.
Вездеход, который будет использоваться первыми в XXI веке людьми на Луне, назван LTV (Lunar Terrain Vehicle). Главными требованиями к нему станут легкость и надежность. Но, помимо сугубо транспортной, он должен будет взять на себя и ряд исследовательских функций. Отвечать за них будут два научных прибора: инфракрасный спектрометр AIRES (Artemis Infrared Reflectance and Emission Spectrometer) и микроволновой спектрометр L-MAPS (Lunar Microwave Active-Passive Spectrometer).
Первый будет определять, из чего состоит поверхность Луны — идентифицировать минералы (а также летучие вещества, вроде аммиака или углекислого газа), определять их процентное содержание и наносить на карту. Он позволит создать обширную геологическую панораму той области, где приземлится первый экипаж. L-MAPS, в свою очередь, должен будет дать более объемную картину лунных недр. В частности, определить, где находятся залежи местного льда. Разработчики обещают, что он сможет заглянуть более чем на 40 метров вглубь Луны.
Кроме того, NASA выбрало еще один прибор — сверхкомпактный спектрометр UCIS-Moon. Его функцией будет съемка района высадки с орбиты, определение самых перспективных областей для исследования и общий мониторинг геологической обстановки. Кроме того, он поможет оценить, как деятельность человека в конечном итоге повлияет на лунный пейзаж.
В результате, благодаря этим трем приборам, NASA рассчитывает получить наиболее полное представление о геологии Луны (или, по крайней мере, данного ее региона) и сделать вывод, насколько она перспективна с точки зрения добычи ресурсов. Ведь полностью снабжать лунную колонию с Земли будет необычайно дорого и трудоемко — поэтому потенциал лунных недр имеет решающее значение. А фундаментальной науке они помогут закрасить белые пятна в вопросе происхождения Луны и установить новые детали эволюции каменистых тел Солнечной системы.

[АниКей]

[АниКей]

prokosmos.ru

Космическая кадриль: Землю окружают как минимум шесть «мини-лун»


В космическом пространстве между Землей и Луной разворачивается удивительный процесс — мелкие осколки лунной поверхности, выброшенные в результате метеоритных ударов, временно становятся мини-спутниками нашей планеты. Новое исследование предполагает, что в любой момент времени примерно шесть таких объектов могут кружить вокруг Земли, прежде чем продолжить путь по Солнечной системе. Однако их крошечные размеры и высокая скорость движения делают их практически неуловимыми для телескопов.
Группа исследователей под руководством Роберта Джедике из Гавайского университета выяснила, что в любой момент времени вокруг Земли могут вращаться до шести миниатюрных временных спутников, представляющих собой осколки Луны. Эти крошечные небесные тела, размером от 1 до 2 метров в диаметре, образуются при столкновениях метеоритов с лунной поверхностью, когда удар выбивает частицы грунта в космическое пространство.
Хотя большинство таких фрагментов сразу попадает на орбиту вокруг Солнца, некоторые из них временно захватываются гравитацией Земли и на несколько месяцев становятся ее «мини-спутниками», прежде чем продолжить свое путешествие по Солнечной системе. По словам Джедике, этот процесс похож на кадриль — танец, где партнеры регулярно меняются местами и иногда на время покидают площадку.
Ученые пока не пришли к единому определению «мини-луны», но так принято обозначать объект, временно связанный с Землей гравитацией, совершающий как минимум один полный оборот вокруг планеты и приближающийся к ней на расстояние, не превышающее четырех дистанций до Луны. Такие небольшие небесные тела могут появляться из любой точки Солнечной системы, однако проведенное в 2018 году исследование показало, что большинство из них происходит из области пояса астероидов между Марсом и Юпитером. Однако некоторые ученые ставят это открытие под сомнение.
Особый интерес представляют два недавно обнаруженных объекта, чей состав явно указывает на лунное происхождение. Первый — астероид 469219 Камоалева, обнаруженный в 2016 году телескопом Pan-STARRS1 на Гавайях, представляет собой фрагмент размером 40-100 м, выброшенный в результате столкновения крупного объекта с Луной. Второй объект — 2024 PT5, найденный в прошлом году, также демонстрирует характеристики, более характерные для лунного материала, чем для астероидов.
Исследователи решили подсчитать, сколько всего может существовать таких лунных осколков. На основе компьютерного моделирования поведения частиц, выброшенных с поверхности Луны, они пришли к выводу, что около 20% такого материала может временно попадать в гравитационную ловушку Земли.
В среднем одновременно на околоземной орбите может существовать до 6-7 таких «мини-лун», причем их состав постоянно обновляется. Временный спутник остается рядом с нашей планетой в среднем около девяти месяцев. Затем его место могут занимать новые объекты.
В то же время авторы работы подчеркивают, что точное количество «мини-лун» невозможно определить из-за высокой погрешности. Основные сложности связаны с неизвестными параметрами ударных событий на Луне — от размеров образующихся кратеров до распределения выброшенного материала. «Если бы этих объектов было так много, телескопы, вероятно, смогли бы обнаружить их. Таким образом, номинальный прогноз почти наверняка неверен. Такова наука», — подчеркнул Роберт Джедике.
Главная проблема обнаружения таких естественных спутников заключается в их малых размерах и высокой скорости движения. Объекты должны находиться очень близко к Земле, чтобы быть заметными. Даже самые передовые приборы с трудом могут их разглядеть. При наблюдениях «мини-луны» часто оставляют на снимках не яркие точки, а протяженные следы, которые сложнее распознать алгоритмам автоматического поиска.
Несмотря на трудности поиска, изучение временных спутников представляет значительный интерес как для науки, так и для потенциального практического применения. С коммерческой точки зрения, «мини-луны» могут стать наиболее доступными целями для добычи полезных ископаемых, поскольку для их достижения требуются минимальные затраты топлива. С научной стороны, они помогают лучше понять процессы формирования и эволюции Солнечной системы, а также механизмы ударных событий, что важно для оценки последствий возможных столкновений астероидов с Землей.
Визуализация NASA

[АниКей]

[АниКей]

prokosmos.ru

Почти Флоренция: для лунной базы предложили создать купол из реголита


Международная команда ученых разработала новую архитектуру будущей лунной базы, которая позволит эффективно использовать ресурсный потенциал Луны. Первые колонисты должны будут поселиться в кратере — под гигантским куполом, собранным из реголита. Это позволит им не только защититься от метеоритов или радиации, но и резко сократить необходимый объем строительных материалов.
Идея о том, чтобы использовать естественные формы лунного ландшафта и лунные материалы в целях строительства убежища для космонавтов, рассматривается учеными от Китая до Канады. Но реализовать его на практике непросто. К примеру, с изготовлением прочных и долговечных «кирпичей» из реголита (в том числе в форме конструктора LEGO) различные исследовательские коллективы экспериментируют довольно давно и не всегда успешно. Новая команда во главе с Магдаленой Мрожек уверена, что решила эту проблему (по крайней мере, частично).
Исследователи, как и многие их коллеги, исходили из необходимости по-максимуму задействовать ресурсы, найденные на месте. Чтобы понять, какой именно строительный материал нужен, пришлось сперва определиться с внешним обликом станции. Ученые нашли компромисс между расположением ее в лавовой трубке (что не слишком удобно логистически) и на поверхности (долго, трудоемко и требует массы материалов). А именно: разместить базу внутри кратера, воздвигнув над ней нечто вроде купола флорентийской Санта-Марии-дель-Фьоре.
Кратер исследователи выбрали вполне конкретный: расположенный в Море Ясности и диаметром порядка 17 метров — согласно расчетам команды, в нем можно будет разместить все необходимые помещения и приборы. Глубина котловины составляет шесть метров (то есть два полноценных этажа). Кроме того, это сравнительно недалеко от района посадки «Аполлона-11» (Моря Спокойствия) и должно обеспечить максимальную предсказуемость местных пород и ландшафта.
Следующим этапом стала проектная работа — определение параметров конструкции, чтобы она могла выдерживать любые ожидаемые нагрузки (в частности, поддерживая внутри комфортное для землян атмосферное давление). После этого исследователи занялись подбором строительного материала.
Множество вариантов было отброшено, пока ученые не остановились на сложном геополимере на основе лунного реголита (в ходе экспериментов был использован его имитатор — LHS-1). Добавив к породе, содержащей примерно 45% оксида кремния (SiO), раствор гидроксида натрия (NaOH) и силикатное стекло (NaO x nSiO x nHO), команда получила материал, довольно схожий с обыкновенным бетоном. После этого подвергла его суровой проверке.
Почти месяц ученые продержали образцы в термовакуумной камере при температуре 60°C и давлении 50 гПа (50 миллибар), имитируя условия в Море Ясности. За 28 дней получившийся геополимер затвердел («спекся»), после чего его долго испытывали на изгиб и сжатие, а также просвечивали рентгеном и исследовали под микроскопом. Результат оказался вполне удовлетворительным: параметры материала практически совпали с использующимся на Земле цементно-песчаным кальций-силикатным раствором. А значит, в теории к середине текущего века в одном из лунных кратеров вполне сможет появиться первая обитаемая база.
Визуализация NASA

[АниКей]

Fig. 1

Location of the site for the analysed structure—a hypothetical crater situated near a latitude
North and a longitude  East within the selenographic coordinate system⁹⁵.

[АниКей]

Fig. 2

The geopolymer sample: (a) 40
40
160 mm specimen; (b) X-ray diffraction pattern (XRD); (c) scanning electron microscopy image (SEM).

[АниКей]

Fig. 3

Structure of crater cover: (a–e) cross section of a covering structure—case A-E; (f) crater; (g) visualisation of the crater's cover structure.

[Старый]

воздвигнув над ней нечто вроде купола флорентийской Санта-Марии-дель-Фьоре.

А чем купол именно этого собора лучше остальных? 

[Старый]

После этого подвергла его суровой проверке.
Почти месяц ученые продержали образцы в термовакуумной камере при температуре 60°C и давлении 50 гПа (50 миллибар), имитируя условия в Море Ясности.

Аааахренительно суровые условия. Точно лунная поверхность. 

[Брабонт]

А чем купол именно этого собора лучше остальных?

Он кирпичный, уложен "ёлочкой". XIII век.
Типа, из блоков геополимерного реголита получится так же.
А изнутри можно оштукатурить и расписать фресками "грехи земного мира"...

[АниКей]

[АниКей]

[АниКей]

prokosmos.ru

Из реголита научились извлекать воду и кислород: новый шаг к жизни на Луне


Если когда-нибудь люди построят лунную базу, запасы воды, воздуха и топлива им, возможно, не придется везти с Земли. Китайские ученые разработали технологию, которая позволяет извлекать воду из лунного грунта и сразу же использовать ее для получения кислорода и компонентов топлива. Это упрощает подготовку к долговременным миссиям и снижает их стоимость. В лабораторных условиях система уже показала свою работоспособность.
Исследование опубликовали в журнале Joule. Его автор — профессор Лу Ван из Китайского университета Гонконга в Шэньчжэне. Он пояснил, что главное открытие заключается в совмещении двух процессов: получения воды и ее использования для преобразования углекислого газа в полезные вещества. Ранее для этого требовались отдельные установки, каждая из которых потребляла много энергии. Новый подход снижает затраты и упрощает инфраструктуру, что особенно важно в условиях Луны.
В основе технологии лежит фототермический процесс. Это способ, при котором солнечный свет преобразуется в тепло, которое запускает химические реакции. Ученые использовали лунный реголит — сыпучий верхний слой почвы, привезенный китайским аппаратом «Чанъэ-5». В нем они обнаружили ильменит — черный тяжелый минерал, который, как показали предыдущие исследования, содержит водные соединения.
Экспериментальная установка не только выделяла воду из реголита, но и превращала выдыхаемый китайскими космонавтами углекислый газ в водород и окись углерода. Эти вещества можно использовать для производства кислорода и ракетного топлива. Таким образом, в одной системе происходит весь процесс от добычи воды до получения полезных веществ.
Снабжение лунных баз ресурсами остается главной проблемой освоения Луны. Например, доставка 3,75 литра воды обойдется в $83 тыс. Примерно столько поглощает в сутки один человек с питьем и пищей. Если технологию удастся адаптировать для реальных условий, потребность в таких расходах может значительно снизиться.
Но у метода пока есть ограничения. На Луне большие перепады температур, высокая радиация и слабая гравитация. Кроме того, лунный грунт неоднороден — содержание воды в нем варьируется от места к месту. К тому же выдыхаемого тайконавтами CO₂ может быть недостаточно, чтобы обеспечить базу всеми необходимыми ресурсами. Катализаторы, используемые в установке, пока не обладают достаточной эффективностью, чтобы поддерживать автономную жизнь.
Тем не менее исследователи уверены, что их работа приближает человечество к колонизации Луны. Чтобы сделать эту цель реальностью, необходимо преодолеть технические сложности и вложиться в развитие и испытания технологии. В перспективе такие системы смогут стать основой не только для лунных баз, но и для дальних космических экспедиций — например, на Марс.

[АниКей]

prokosmos.ru


Космический архив
Хитрость Королёва, или почему советский «Зонд-3» вместо Марса сфотографировал Луну
18 июля 2025 года, 10:21
Игорь Маринин

Советская межпланетная станция «Зонд-3» должна была исследовать Венеру и Марс, но отправить ее к этим планетам в назначенные «окна» так и не удалось — по разным причинам. Ждать следующей возможности для запуска было долго — готовая станция с научной аппаратурой простаивала даром. Поэтому Сергей Королев пошел на хитрость и предложил запустить ее к Луне. Старт состоялся 18 июля 1965 года: «Зонд-3» пролетел мимо Селены и сделал ее четкие снимки. Так была создана первая в мире карта невидимой с Земли стороны Луны, за исключением небольших приполярных областей.
Но обо всем по порядку. В начале 1960-х годов в ОКБ-1 по инициативе главного конструктора Сергея Павловича Королёва началась разработка новой серии универсальных межпланетных станций для исследований Венеры и Марса. Станции получили индексы 3МВ (третья серия, Венера, Марс) и разрабатывались в двух вариантах: в пролетном и посадочном.
В связи с тем, что Венера существенно ближе, а Марс намного дальше от Солнца, чем Земля, станции немного различались, например площадью солнечных батарей, размерами антенны для связи с Землей, теплозащитой и другими деталями. Станции 3МВ были запущены в мелкосерийное производство.
С Марсом и Венерой не получилось
В феврале-апреле 1964 года открылось окно для запуска станций к Венере. Но первые два пуска не состоялись из-за аварий ракет-носителей, а третью удалось направить к Венере 24 апреля того же года, но из-за негерметичности орбитального отсека отказала вся аппаратура, не предназначенная для работы в вакууме. Связь со станцией еще некоторое время поддерживалась через аппаратуру в герметичном спускаемом аппарате, но за месяц до встречи с Венерой станция была потеряна. В печати она получила название «Зонд-1».
Затем, в ноябре 1964 года, открывалось «окно» для пусков станций 3МВ для исследования Марса. К запуску в это «окно» готовили две станции в посадочном и в пролетном вариантах, но успели довести до летных испытаний только посадочную. Станцию 3МВ-4 №2 запустили 30 ноября на отлетную к Марсу траекторию с 5-го научно-исследовательского испытательного полигона Минобороны (будущий Байконур) ракетой-носителем «Молния-М».
Сразу после запуска выяснилось, что солнечные батареи у нее раскрылись не полностью и нарушилось энергоснабжение. Поэтому успешное выполнение программы по исследованию Марса вызвало большие сомнения, и, чтобы скрыть очередную неудачу, станции дали открытое название не «Марс» с номером, а «Зонд-2». Сомнения оправдались. Станцию на полпути к Марсу потеряли.
Королёв пошел на хитрость
Вторую станцию в пролетном варианте довели до летной готовности к лету следующего, 1965 года. Но запускать ее к Марсу из-за отсутствия «окна» было невозможно. Главный конструктор Королёв знал, что в объективы автоматической станции «Луна-3», которая в 1959 году впервые в мире передала на Землю изображение невидимой стороны Земли, не попали некоторые области ее поверхности. Кроме того, качество изображений было невысоким.

Фото обратной стороны Луны с «Зонда-3»
Имея готовую марсианскую станцию, Сергей Павлович решил пойти на хитрость и предложил не ждать очередного марсианского «окна», а запустить эту станцию уже сейчас, и с помощью ее фототелевизионной системы вместо поверхности Марса отснять недостающие для картографирования районы невидимой стороны Луны.
Президент Академии Наук СССР Мстислав Келдыш идею поддержал: если ее удастся реализовать, то Советский Союз опять докажет свое первенство в исследовании Луны перед США. Ведь NASA производили съемку поверхности Селены только во время падения станций серии «Рейнджер» и только на видимой с Земли стороны.
И все получилось! В который раз можно восхищаться предусмотрительностью Королёва.
Если говорить про характеристики станции 3ВМ-4 №3 (получила название «Зонд-3»), то ее общая масса при старте составляла 910 кг. Радиоаппаратура весила 160 кг, а корректирующая двигательная установка — 68 кг. Научное оборудование было следующим:

Макет «Зонда-3» в музее космонавтики в Калуге
Запуск, 25 кадров и потеря связи
Сказано — сделано. «Зонд-3» стартовал с Байконура 18 июля 1965 года. 20 июля, примерно через 33 часа после старта, станция прошла мимо Луны на минимальном расстоянии 9 220 км. Первые снимки были сделаны с расстояния 11 600 км. 
Во время пролета новая, созданная для фотографирования поверхности Марса малогабаритная фототелевизионная система, существенно лучше защищенная от космической радиации, делала снимки поверхности фотокамерой объективом с фокусным расстоянием 106,4 мм и диафрагмой 1:8, с выдержкой 1/100 и 1/300 секунды на специальную 25-миллиметровую фотопленку.
Пленка автоматически проявлялась, фиксировалась и сушилась, после чего поступала в телевизионную систему. Полученное изображение кадра записывалось в устройство памяти и затем передавалось на Землю через остро-направленную антенну.

Фототелевизионное устройство 15П52. Использовалась на «Зонде-3» для съемки обратной стороны Луны. Масса камеры - 6.5 кг, фокусное расстояние - 120 мм, использовалась пленка шириной 25,4 мм
Каждый кадр передавался на Землю около 34 минут. Всего со станции было получено 25 кадров, которые имели разрешение 1100 строк по 860 элементов в каждой строке. Это было существенно лучше, чем дала «Луна-3» в 1959 году.
После передачи фотографий «Зонд-3» продолжил полет по гелиоцентрической орбите и стал искусственной планетой Солнечной системы. Установленные на его борту приборы (магнитометр, ультрафиолетовый и инфракрасный спектрографы, датчики излучения и другое оборудование) давли ученым ценную информацию о межпланетном пространстве между орбитами Земли и Марса. Космический аппарат выполнил все возложенные на него задачи.
Связь с «Зондом-3» прекратилась 3 марта 1966 года на расстоянии 153,5 млн км — кончился азот в системе ориентации и остронаправленная антенна не смогла принимать команды с Земли.

Капсульное проявочное устройство ФТУ 15П52
Итоги и открытия
Впервые в истории мировой космонавтики были получены высококачественные фотографии обратной стороны Луны. Из 19 млн кв. км поверхности невидимой с Земли стороны Луны в объектив «Зонда-3» не попали только 1,5 млн полярных областей. Исследование фотографий, сделанных «Зондом-3», позволило обнаружить более тысячи неизвестных раннее образований, на основании чего сделали вывод, что видимая и невидимая стороны имеют существенные различия. На невидимой стороне лунные моря (впадины темного цвета) существенно меньшей площади.
Кроме того, были обнаружены мореподобные образования, которые назвали талассоидами. Кроме морей и талассоидов на снимках насчитали более 600 кратеров диаметром 5-20 км, около 200 кратеров — 20-50 км, около 40 кратеров — 50-100 км и около десятка кратеров — более 100 км в диаметре. Наименьшие кратеры, различимые на снимках, имели диаметр всего 3 км. На фотографиях были обнаружены целые цепочки кратеров диаметром 10-30 км. Длина таких цепочек достигала 600 и более километров. Таких цепочек на видимой стороне Луны нет.
Благодаря полученным фотографиям удалось получить полный облик Моря Восточного, малая часть которого видна с Земли. Вблизи от него зафиксированы темные полосы, названные Морем Осени и Морем Весны. А вот предположение ученых о том, что южнее Моря Восточного есть еще одно море, условно названное Мелким, не подтвердилось. Виной тому — игра светотеней.
Еще один результат мирового значения: благодаря тому, что на снимках с «Зонда-3» были видны и некоторые детали рельефа видимой с Земли поверхности, ученым удалось «привязать» новые детали к единой селенографической системе координат. В результате по фотографиям, сделанным АМС «Луна-3» и «Зонд-3», Государственным астрономическим институтом им. П. К. Штернберга был выпущен «Атлас обратной стороны Луны» с каталогом, содержащим описания около 4000 впервые обнаруженных образований.

Кроме фотографирования Луны в полете «Зонда-3» в реальных условиях была проверена система наведения аппарата на Землю и произведена коррекция траектории с использованием звездного датчика. При этом был зафиксирован эффект «пыльного мешка» (истечение пыли из экранно-вакуумной теплоизоляции, покрывающей снаружи почти всю станцию, возникшее при вибрации станции от отстрела крышки солнечно-звездного датчика), мешающий ее датчику идентифицировать опорные звезды.
Проверена также радиосвязь и передача информации через остронаправленную параболическую антенну с больших расстояний. Фотоизображения Луны передавались сначала с расстояния 2,2 млн км, затем с 31,5 млн км от Земли.
С помощью «Зонда-3» удалось получить новые данные о космическом излучении. На станции был установлен газоразрядный счетчик, информация с которого подтвердила, что во время минимума солнечной активности не происходят совсем, или происходят, но очень редко, процессы, ведущие к резкому изменению интенсивности космических лучей. Эта интенсивность может меняться в связи с переменой магнитной обстановки благодаря временным изменениям «солнечного ветра».
Периодичность перемен магнитной обстановки может быть связана со временем распространения корпускулярных потоков в Солнечной системе, которое составляет 5 — 10 дней. Именно такая периодичность перемен магнитной обстановки в межпланетном пространстве наблюдалась при полете станции «Луна-4».

[АниКей]