Научно-популярно о космосе и астрономии

Предыдущий пост Поделиться Следующий пост
Интересные лунные места и задачи
lozga
01.jpg
Луна и Марс соперничают за место самого перспективного космического тела для пилотируемых миссий в XXI веке. В предыдущей публикации я приводил аргументы за Луну. А сейчас мы поговорим о том, какие места на Луне будут наиболее интересными, и чем там можно будет заняться.

Общая характеристика


Тот факт, что Луна постоянно обращена к нам одной стороной, лунные день и ночь длятся примерно по две недели, а ее ось вращения практически перпендикулярна плоскости эклиптики, означает, что некоторые ее районы обладают особенными свойствами:

02.jpg

Полюса. Из-за того, что ось вращения Луны практически перпендикулярна плоскости эклиптики, ее полярные круги (зоны, где бывают полярные дни и ночи) в диаметре меньше 50 км. Но именно небольшие размеры полярных кругов означают, что лунный рельеф образует участки вечного дня и ночи. Например, на южном полюсе обозначенные буквами горы освещены больше 80% лунных суток, а гора Малаперт освещена 74% лунных суток, но, зато, всегда видима с Земли:

03.jpg

Участки вечного света являются очевидными кандидатами на установку солнечных батарей, которые вне полярных кругов две недели лунной ночи были бы бесполезны.
А кратеры, в изобилии расположенные на полюсах, образуют участки, куда солнечный свет никогда не заглядывает:



На поверхности Луны водный лед может сохраняться только в таких местах, солнечный свет и нагрев поверхности свыше 100°С в условиях вакуума испарят весь лед. Кроме воды, в этих низинах могут быть простейшие органические соединения небиологического происхождения (например, метан), принесенные на Луну кометами. Воду и углеводороды можно будет использовать для функционирования базы, снизив требования к объему поставляемых с Земли грузов. А если их окажется совсем много и добыча будет простой, то можно будет производить и топливо для ракет, стартующих с Луны.

Экватор. Лунный экватор ценен тем, что с него видна практически вся небесная сфера:

04.jpg
Пример небесной карты, спроецированной на поверхность Луны. Объект виден, если разница широт объекта и наблюдателя меньше 90°. Долгота объекта меняется с движением Луны по орбите

05.jpg
График показывает видимость неба в зависимости от широты наблюдателя на Луне. Кроме случая видимости до горизонта показаны видимости для частичного перекрытия горизонта рельефом.

Оптический телескоп на Луне будет работать в близких к космическим условиях, не страдая от атмосферных помех.

Кроме астрономического преимущества, лунный экватор удобен с точки зрения баллистики. Дело в том, что посадка в район экватора возможна с любого наклонения орбиты космического аппарата. В отличие от полюса, для которого надо тратить дополнительное топливо на формирование орбиты с наклонением ~90°.

06.jpg
Любая орбита пересекает экватор. А полюс доступен только для полярных орбит

Тот факт, что на поверхности лунного экватора не может быть водяного льда, не делает совсем невозможной эксплуатацию местных ресурсов. Прежде всего, можно использовать лунный реголит как строительный материал. Солнечная печь позволит сравнительно просто создавать из расплавленного реголита кирпичи или более сложные блоки. А если нагреть реголит до 700-1000°С, то из него можно будет извлечь азот, кислород и углерод, в незначительных количествах там присутствующие. Да, концентрация ожидается небольшая, порядка 100 г каждого элемента на кубометр грунта, но в случае серьезного строительства эти ценные элементы можно будет включить в замкнутую систему жизнеобеспечения.

Обратная сторона Луны. Ее уникальной особенностью является экранирование всего радиомусора, который испускает в пространство Земля. Обратная сторона Луны - идеальное место для радиотелескопа.

07.jpg

Видимая сторона Луны. Лунная база на видимой стороне будет всегда видеть Землю, сможет поддерживать постоянную радиосвязь и использоваться в том числе и для экспериментов по изучению Земли.

08.jpg

Лимб. Удивительным местом является граница видимой и обратной сторон Луны - лунный лимб. Он сочетает в себе достоинства обеих сторон. Расположив базу на идущем по меридиану хребте можно в одном месте получить участки как всегда скрытые от Земли, так и всегда видимые с нее. Кроме рельефа можно воспользоваться эффектом либрации - Луна в своем орбитальном движении поворачивается относительно наблюдателя на Земле на ~7°:

09.gif



Таким образом, участки Луны в районе лимба будут уходить на обратную сторону и вновь появляться на видимой. Используя особенности рельефа можно будет получить практически любой желаемый процент видимости Земли. В районе лимба было бы очень интересно разместить телескопы различных диапазонов. Прямая связь с Землей позволит создать уникальный интерферометр с рекордной базой. И если в радиодиапазоне угловое разрешение хоть и превысит достигнутое в проекте "Радиоастрон", но не на порядки, то в оптическом диапазоне такой интерферометр будет более чем в 60 раз "зорче" любой комбинации только наземных телескопов. А постоянная лунная база позволит обслуживать эти телескопы, и их поломка не будет фатальной.

Сужаем выбор


Из общих рассуждений следует, что Луне есть четыре наиболее интересных района: Южный полюс, Северный полюс, Восточный экваториальный лимб, Западный экваториальный лимб:

10.jpg

Северный полюс. Из двух полюсов Луны он наименее интересен, по сравнению с Южным полюсом на нем меньше кратеров вечной ночи и гор вечного света.

11.jpg
Общий вид Северного полюса Луны

Южный полюс. Он привлекает к себе больше внимания и считается одним из наиболее интересных мест для автоматических миссий и будущей лунной базы. Кроме наличия на нем участков вечной ночи и вечного дня, Южный полюс расположен в бассейне Южный полюс-Аткин, одном из крупнейших кратеров в Солнечной системе, самой глубокой и самой большой ударной структуре на Луне.

12.jpg
Топографическая карта южного полюса Луны. Синий цвет - более низкие области, красный - высокие

13.jpg
Фото южного полюса в инфракрасном диапазоне

В NASA прорабатывался вариант лунной базы в точке 88°S, 50°E:
14.jpg

Восточный экваториальный лимб. Здесь находится очень интересная с точки зрения геологии формация - море Смита. Лунную базу предлагалось разместить недалеко от кратера Шуберта:

15.jpg
Цифрами обозначены места особенного геологического интереса

16.jpg
Тот же район, съемки с Земли, небольшая высота Солнца подчеркивает рельеф местности

Западный экваториальный лимб. Здесь интересным местом являются окрестности кратера Риччиоли - в этом районе видны следы действия ударных, вулканических и тектонических процессов.

17.jpg

Кроме этих участков в качестве потенциально интересных объектов указывались: море Мечты, море Спокойствия, кратер Аристарх (в котором очень часто наблюдаются кратковременные лунные явления), лунные Пиренеи, кратер Циолковского и другие.

В одной из следующих публикаций поговорим о проектах лунных баз и о более конкретных технических аспектах.

Похожие публикации идут с тегом "мысли о будущем космонавтики".

Дополнительные материалы




Интересно? Подписывайтесь на обновления.

Записи из этого журнала по тегу «освоение Луны»

  • Проекты лунных баз: вчера и сегодня

    В 1976 году с поверхности Луны стартовала возвращаемая капсула советского космического зонда "Луна-24". Она успешно прилетит на Землю, в 1978 году…

  • Проекты лунных баз: история

    Допустим, вы согласились с аргументами за освоение Луны. Вы знаете наиболее подходящие места для лунной базы. Следующий этап - посмотреть, какие…

  • О приоритетах космической экспансии

    11 июня успешно завершилась кампания по сбору средств на создание проекта миссии пилотируемого облета Марса и Венеры. Я уже некоторое время хотел…


промо lozga ноябрь 4, 2014 17:00
Разместить за 20 жетонов
Привет! Добро пожаловать в блог, посвященный популяризации космонавтики, астрономии, и, шире, науки и прогресса человечества. Если вы зашли ко мне впервые, рекомендую почитать длинные серии постов по тегам: Серия "Незаметные сложности космической техники". Рассказы о том, как и почему ракеты и…

  • 1
А был обзор проекта "Луна семь"?

Чтобы интересные лунные места не остались навсегда лишь интересными лунными местами, в методологии выбора следует определить приоритеты (или весовые коэффициенты), соответствующие готовности к реализации соответствующих интересов. Можно составлять список мест для телескопов, как это делают в РАН, заранее зная что готовность к этому равна нулю и будет равна нулю в будущем. Кроме того, подразумевается что выбор места может быть сделан только один раз, и никакой динамики в географии лунной деятельности быть не может. Так делают в НАСА, годами выбирая место посадки на Марсе для одного малоподвижного дорогого ровера в то время как принуждённые к выбору учёные открыто предпочитали десяток относительно дешёвых копий MERов вместо одного на всех в одном месте на Марсе. Есть очень много негативного опыта в этой деятельности, который полезно учесть, чтобы не повторять хорошо известные ошибки.

Edited at 2015-06-29 07:39 (UTC)

На мой взгляд их три - Южный полюс, море Смита, кратер Риччиоли.

Мотивация выбора очевидно исключительно научная. Учитывая бюджеты лунных научных проектов, вероятность реализации такого равна нулю. Отчасти поэтому пытаюсь представить прагматичную точку зрения на лунные дела -- без неё вероятность реализации хоть чего-то существенного на Луне останется равной нулю.

Успех МКС дает слабую надежду. А с прагматикой пока дела плохи, я не представляю никакой заметной выгоды. Даже МКС планово убыточная, и сильно дорогая.

Интересно, насколько различно мы видим факты: я не представляю как или на что МКС даёт надёжду, а прагматику представляю хорошо. :)

Edited at 2015-06-29 16:02 (UTC)

Но речь не о мнениях, а фактах, их интерпретации и обоснованных возможностях. Например, возьмём МКС. Факт затрат на неё (с численным значением) -- один на всех. Интерпретаций всего две: это всё для чего-то (длительный полёт на Марс), или просто так (РФ на Марс не собирается). Интерпретация "это космическая лаборатория" ничьей критики не выдержит -- с отдачей на затраты у МКС ужас-ужас. Но даже если рассмотреть полёт на Марс, получается непонятное: амовский предположительно-марсианский корабль никак и ничем не похож на МКС -- он похож на очередную капсулу, только большего размера. В целом надежда МКС получается совсем непонятная. Но всё это известные факты и интерпретации, и потому неинтересны. А вот прагматику обсудить было бы интересно, раз с ней дела плохи.

Прикольно, что у Южного полюса расположен кратер Амундсена.

Важность солнечного освещения мне кажется преувеличена. Для мощностей которые понадобятся для Лунной базы - вероятно лучше будет использовать атомную энергию.
Кратер на полюсе выглядит довольно хорошим вариантом. Во первых вода, если удастся использовать местную воду - сразу колоссальная экономия на доставке воды с земли получается.
Во вторых защита от радиации.

Опять же - не стоит преувеличивать важность прямой видимости с Земли. Можно ретранслировать сигнал через спутник(и). Это вообще удобно потому что через этот же спутник пойдет связь со всякими луноходами и прочими экспедициями.

Мне самому больше нравится идея базы на экваторе, потому что видна вся небесная сфера. И там без ядерной энергетики не обойтись.

Что же касается воды, то не факт, что ее нужно много, если система жизнеобеспечения замкнутая. На МКС, вон, воду возят, но и кроме нее много что надо. А запчасти на Луне не растут нигде, увы.

А если спутник сломается? Получается дополнительное звено, важное для безопасности.

С атомом тоже не всё так просто. В СССР экспериментировали с реакторами для спутников, но в итоге всё равно остановились на солнечных панелях.

  • 1
?

Log in

No account? Create an account