Влияние планет
Взглянем на Луну. Древние кратеры чередуются с застывшими морями – картина совершенно неподвижная и безмолвная. Все здесь меняется крайне медленно, и даже оставленный человеком след может сохраняться миллионы лет. Впрочем, кое-что меняется здесь каждый месяц. Это происходит когда Луна пересекает хвост земной магнитосферы.
Еще в 1968 г. зонд Surveyor 7 сфотографировал таинственные сияния над горизонтом темной стороны Луны. Сегодня ученые считают, что это результат рассеяния солнечного света на заряженных частицах лунной пыли, парящих над самой поверхностью спутника.
Магнитное поле Земли создается колоссальной «динамо-машиной» – ее расплавленным ядром. Оно охватывает всю нашу планету, заставляя стрелку компаса указывать на северный магнитный полюс, и простирается дальше в космос. Поле имело бы сферическую форму, если б не влияние заряженных частиц солнечного ветра.
Частицы своим давлением сплющивают ту часть магнитосферы, которая обращена к Солнцу, и растягивают эту сферу так, что за планетой остается своеобразный хвост, который тянется далеко за пределы даже лунной орбиты. Так что раз в месяц наш спутник проходит через этот хвост, и на нем начинаются непривычно «быстрые» процессы – от смены зарядов мелких пылевых частиц до пылевых бурь и штормов.
Установить эти моменты проще простого: в дни, когда Луна проходит через хвост магнитосферы, она полная. Точней говоря, она входит в магнитосферу за 3 дня до того, и пересекает ее примерно за 6 земных дней. В эти-то дни и происходят на спутнике всевозможные необычные процессы.
Например, пересекая хвост земной магнитосферы, Луна вступает во взаимодействие с гигантским плазматическим потоком горячих заряженных частиц, попавших в эту магнитную ловушку. Самые легкие и подвижные из этих частиц – электроны, которые ударяются о лунную поверхность и придают ей отрицательный заряд. На дневной стороне спутника этот процесс несколько уравновешивается воздействием ультрафиолетового солнечного излучения, которое выбивает электроны с этих мест и снова отправляет в полет. Но на темной стороне электроны накапливаются в изрядных количествах, создавая электрическое напряжение до сотен и даже тысяч вольт.
Прогуливаясь в это время по пыльному ландшафту Луны, космонавты могут испытывать нечто похожее на то, что бывает при снятии шерстяного свитера: прикасание шерсти к телу может вызывать неприятные электрические разряды. Есть причины считать, что мелкие частицы лунной пыли, будучи достаточно наэлектризованными, не опускаются на саму поверхность планеты, а чуть над ней парят. Это можно увидеть на снимках, сделанных зондом Surveyor 7.
Такое заряженное абразивное «облако» создает своеобразную атмосферу на темной стороне Луны, опасную и для космонавтов, и для оборудования кораблей. Более того, облако движется: заряженные частицы стремятся покинуть сильно заряженную отрицательную ночную сторону и переместиться к менее заряженной дневной. Этот поток должен быть тем сильней, чем ближе к линии, отделяющей дневную сторону от ночной.
«Впрочем, — поясняет специалист NASA Тим Стаббс, который изучает эти процессы, — в значительной мере все это лишь предположения. Пока ни один из людей не бывал на Луне в то время, пока она проходила через хвост нашей магнитосферы».
Пока что самым определенным свидетельством остаются данные, собранные зондом Lunar Prospector, который побывал на лунной орбите в 1988-1989 гг. и провел ее мониторинг в эти «критические дни». В ходе нескольких из проходов через магнитосферный хвост аппарат зафиксировал серьезные изменения в заряде ночной стороны спутника, колебавшиеся от -200 до -1000 В.
Важно понимать, что плазменный поток, откуда и происходит электризующая Луну бомбардировка электронами, это очень динамичная структура, находящаяся в постоянном движении. Пока Луна проходит через хвост магнитосферы, поток этот может ударять в нее и удаляться, а потом снова ударять. Каждое движение может занимать часы, а может – минуты. Легко представить, насколько в итоге наш малоподвижный спутник оказывается непостоянным в смысле зарядов на поверхности, которые могут быстро скакать до киловольтных величин.
Все это может стать серьезной проблемой для человечества, если мы все-таки продолжим реализацию планов по освоению Луны и уж тем более по постройке на ней постоянной обитаемой базы. Да и влияние самого солнечного ветра еще серьезней драматизирует ситуацию.
В отличие от Земли, надежно защищенной своим магнитным полем, Луна подвержена постоянному воздействию потока заряженных частиц — солнечного ветра. Но что происходит при этом с местным пыльным грунтом? Ученые попытались установить это в лаборатории. Под действием солнечного ветра частицы лунного грунта заряжаются, что создает «лунное электрическое поле».
Лунная пыль – очень мелкая и сухая, и, казалось бы, довольно скучный предмет. Но на деле это далеко не так. Во-первых, она может оказаться крайне опасной и для будущих постоянных обитателей лунной базы, и для аппаратуры. Во-вторых, и для науки она представляет весьма большой интерес. Можно просеять тонны этой пыли и не найти ни единой молекулы воды, а в самом сухом песке на Земле воды содержится изрядное количество.
Можно взглянуть на эту пыль и с другой стороны – со стороны Солнца. Солнечный ветер – поток высокоэнергетических заряженных частиц, исходящий от нашего светила, постоянно бомбардирует лунную поверхность, в отличие от Земли, магнитосфера которой отклоняет львиную долю ветра. А значит, лунная пыль подвергается неизменному воздействию этих заряженных частиц. Чем это чревато изучила группа ученых из Лаборатории пылевой плазмы, подвергая образцы лунной пыли бомбардировке электронами.
«Лунная пыль оказалась крайне неприятной помехой для первых астронавтов на Луне, — рассказывает руководитель исследования Миан Аббас. — Она облепила скафандры, оборудование и инструменты». Острые частицы царапали прозрачный материал шлемов, забивали сочленения, покрывали стекла датчиков, мешая считыванию информации. Эта ее «прилипчивость» связана с электростатическим зарядом».
Действительно, именно из-за воздействия лунного ветра лунная пыль электризуется. Этот процесс и моделировали ученые в лаборатории. Ранее Аббас с коллегами изучили воздействие на пыль сильного ультрафиолетового излучения (до Земли, опять же, основная его часть не доходит благодаря озоновому слою), которое также электрифицирует частицы пыли в течение лунного дня.
Затем ученые обратились к лунной ночи, когда солнечный ветер доминирует. В эксперименте они «подвешивали» отдельные частицы в вакууме и обстреливали их из электронной пушки. «Результат получился несколько неожиданный, — говорит Аббас, — Выяснилось, что одиночные пылевые частицы ведут себя при этом иначе, нежели значительные объемы пыли. Существующие теории, берущие в расчет именно значительные количества, не работают на уровне индивидуальных частиц».
А когда дело доходит до электрифицированности, частицы ведут себя именно как «индивидуалисты». К примеру, в одном из опытов оказалось, что при бомбардировке положительно заряженной пылинки отрицательно заряженными электронами, ее положительный заряд только усиливается. Как считает Миан Аббас, это может происходить из-за того, что каждый быстро летящий электрон выбивает другие электроны из пылинки, тем самым, унося с нее отрицательные заряды.
Но даже это еще не все. Пылинки далеко не всегда ведут себя подобным образом. Все зависит от целого ряда факторов, в том числе размеров частицы, ее заряда и интенсивности электронной бомбардировки. Более того, такое воздействие создает слабое электрическое поле, охватывающее весь спутник: изменение заряда пылинок под воздействием солнечного ветра вызывает появление разницы потенциалов между разными сторонами Луны. Словом, пылинки – далеко не мелочь, тем более, если человечество намерено активно исследовать и использовать наш спутник.
Первая база на Луне: космическая одиссея стартует в 2020-м
Руководство NASA обнародовало свою новую стратегию освоения космоса. Центральное место в планах агентства занимает предстоящая высадка на Луне, а также строительство долговременной лунной базы, после чего начнется активная подготовка к марсианской миссии. Америка готова взять с собой японцев, европейцев и россиян, а вот китайцам, похоже, придется добираться до Луны своим ходом.
О намерении американцев снова высадиться на Луне президент США заявил еще в 2004 г., через год после гибели шаттла Columbia. Тогда же Джордж Буш назвал приблизительную дату этого события – 2020 г. Интересно отметить, что на осуществление программы Apollo в 1960-х годах у NASA ушло ровно вдвое меньше времени – всего 8 лет против нынешних 16.
Впрочем, на этот раз агентство ставит перед собой гораздо более грандиозные цели. Предполагается не просто высадка, но строительство на Луне постоянно обитаемой международной базы, которая должна стать главным форпостом человечества в космосе. По мнению представителей NASA, достижение этой цели будет означать наступление новой эры в истории космоплавания, и в этом с ними трудно не согласиться.
Корабли серии Apollo, совершавшие свои полеты в 1960-х гг., приземлялись в экваториальных районах Луны. Однако, для строительства постоянного поселения гораздо лучше подходят полюса спутника. Скорее всего, база будет сооружена на южном полюсе Луны, поскольку этот район три четверти суток освещается солнцем. Это позволит более эффективно использовать солнечные батареи, а также упростит строительство базы и освоение региона. Кроме того, на южном полюсе располагаются вероятные залежи полезных ископаемых – в перспективе ученые планируют заняться их разработкой.
Чтобы добраться до Луны, NASA используют два основных корабля – исследовательский Orion и состыкованный с ним многоцелевой посадочный модуль. После приземления он сможет выполнять функции жилого модуля, первого здания будущей базы. «Вы можете загрузить в транспортный отсек все, что необходимо. Затем вы доставляете груз и экипаж туда, куда вам нужно. Аппарат способен летать полностью автоматически, причем, разгрузка и установка оборудования может осуществляться роботами, без всякого участия человека. Мы разрабатываем именно такие системы», — заявил Скотт Горовиц, один из высокопоставленных руководителей NASA.
Согласно утвержденному плану, испытания лунных кораблей должны начаться в 2009 г. Еще через пять лет состоится первый полет Orion с пилотом на борту. А в 2020-м экипаж из четырех астронавтов совершит путешествие к Луне с посадкой на ее поверхность. Еще четыре года потребуется на строительство обитаемой лунной базы. По всей видимости, астронавты будут сменяться здесь каждые шесть месяцев. Эксперты надеются, что многие жизненно необходимые ресурсы, прежде всего, кислород и водород, можно будет добывать прямо на месте.
«Все это совсем не похоже на полеты старых добрых “Аполлонов”», – говорит Джон Логсдон, директор Института космической политики университета Джорджа Вашингтона. — Мы не ограничиваем себя установкой флага и фотографированием следов от сапог. Речь идет о начале последовательной экспансии в космос, первым этапом которой должна стать возможность долговременного пребывания на Луне».
Представители NASA подчеркивают тот факт, что принятая программа освоения открыта для всех заинтересованных стран, коль скоро они будут готовы вложить в нее свои материальные и интеллектуальные ресурсы. При этом американцы выразили полную готовность сотрудничать с космическими агентствами, имеющими своих представителей на МКС – это Россия, Япония и Европа.
А вот в отношении китайцев NASA высказывается очень неопределенно, давая понять, что в настоящий момент Америка не готова взять их на борт своих челноков. Как бы то ни было, на Луне будет построена именно международная база, призванная стать форпостом всего человечества, а не отдельно взятой страны.
Между тем Россия и Китай уже сообщали о намерении совместно взяться за подготовку пилотируемой марсианской миссии. Правда, пока это только планы. popmech.ru
