Интересные лунные места и задачи

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:



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:



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:



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



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°.



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.



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.



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°:





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:



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



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.



Топографическая карта южного полюса Луны. Синий цвет — более низкие области, красный — высокие



Фото южного полюса в инфракрасном диапазоне

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


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



Цифрами обозначены места особенного геологического интереса



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.



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

• Глава о размещении лунной базы из книги «Околоземные ресурсы».
• Список интересных мест на Луне, подготовленный к программе «Созвездие».
• Статья о лунной интерферометрии со сверхдлинной базой.
• Отличная карта видимой стороны Луны (для общего развития).

Источник: geektimes.ru/post/252658/