По словам Вондрака, благодаря LRO мы теперь знаем, что Луна – очень интересное место.
– Раньше она была просто чем-то далеким и неизвестным, – говорит он. – У нас имелись фотографии экваториальных районов, сделанные во время экспедиций Apollo, снимки с других искусственных спутников Луны, но ничто из этого не может сравниться по качеству с тем, что дает наша камера, и не следует забывать о множестве других измерений, которые делают приборы на LRO. Теперь, куда бы вы ни захотели попасть на Луне, мы можем вам рассказать об этом месте. Вот что самое увлекательное в планетологии: она помогает нам превращать абстрактные далекие тела в космосе в обширные уникальные миры.
Лунные лучи
Лазерный картирующий инструмент LRO стреляет в Луну своим лучом на невероятной скорости – 140 раз за каждую секунду – и измеряет все пригорки и впадины, все закоулки лунного ландшафта с точностью до 10 см.
– Мы можем составить топографические карты Луны с большей частотой горизонталей, чем на туристических картах национальных парков США, – рассказывает Вондрак. – Мы имеем представление, как Луна выглядит, в мельчайших деталях, и, по сути, мы теперь знаем о форме, контурах и топографии Луны больше, чем о любом другом объекте в Солнечной системе. Это касается и Земли, потому что огромная часть земной поверхности скрыта океаном, а океанское дно нанесено на карту далеко не так подробно, как поверхность Луны.
Картографический прибор под названием Lunar Orbiter Laser Altimeter[92] располагает в десять раз большей линейной точностью измерений и в триста раз большей частотой работы, чем любой из ранее действовавших на орбите Луны лазерных альтиметров. Кроме того, что этот инструмент позволяет составлять детальные топографические карты с отметками высот, благодаря интересной особенности его функционирования становится возможным обнаружить дополнительные свидетельства оборудования экспедиций Apollo, оставленного на Луне.
Данные лазерного альтиметра LOLA позволили составить карты различных типов для видимого полушария Луны: топографическую (слева), а также новую карту уклонов на поверхности (в середине) и расчлененности рельефа (справа). Источник: NASA / проект LRO / научная группа инструмента LOLA
Эксперимент с лазерными уголковыми отражателями проводился астронавтами на местах посадок Apollo 11, 14 и 15. Эти отражатели являются комплектами зеркал, сложенными в форме внутреннего угла куба, которые обладают свойством отражать любой падающий луч света в том направлении, откуда он пришел. Похожими устройствами оснащались два доставленных Советским Союзом на Луну лунохода, которые совершили посадки в 1970 и 1973 годах. На протяжении большей части рабочей программы LRO альтиметр LOLA приходилось выключать, когда станция пролетала над местами деятельности астронавтов Apollo и «Луноходов», потому что отразившийся лазерный луч мог бы повредить сам прибор LOLA.
Однако в 2017 году высота полета LRO будет увеличена, и существует план применить LOLA в местах расположения «Луноходов» и оборудования, оставшегося от экспедиций Apollo, чтобы дополнить собранную топографическую информацию измерениями в этих областях. Петро говорит, что увеличение высоты полета LRO совместно с уменьшением мощности лазера LOLA уменьшает и шанс повреждения инструмента при работе.
Лазерный уголковый отражатель, установленный астронавтами экспедиции Apollo 11. Источник: Институт селенологии и планетологии
С тех самых лет, когда на Луне появились уголковые отражатели, обсерватория Макдональд в Техасе занимается их зондированием при помощи лазера и измерением времени движения луча туда и обратно. Это дает точные данные о высоте лунной орбиты и скорости, с которой Луна удаляется от Земли (в данный момент 3,8 см в год), а также о вариациях во вращении самой Луны. Это единственное экспериментальное оборудование, оставленное экспедициями Apollo, которое работает до сих пор и помогает получать научные данные.
Советский автоматический посадочный аппарат «Луна-17» и сейчас находится в той же самой точке моря Дождей, куда он доставил «Луноход-1» в ноябре 1970 года, как свидетельствует полученное камерой LROC фото. Источник: NASA / Центр космических полетов имени Годдарда / Университет штата Аризона
При том что некоторые люди сомневаются, состоялись ли полеты Apollo на самом деле, ученым проекта LRO приходится учитывать практические последствия того, что на Луне действительно побывали астронавты и автоматические лунные зонды.
Новая Луна
Так вышло, что 2009 год оказался поворотным для углубления нашего понимания Луны. Это случилось потому, что в этот год реализовались несколько различных космических лунных проектов. До этого момента считалось, что Луна – исключительно сухое небесное тело; в основном такой вывод был сделан в результате изучения образцов, доставленных астронавтами Apollo. Несмотря на то что во многих из них содержались следы влаги или небольшие количества гидратированных минералов, как правило, их присутствие относили на счет загрязнений земного происхождения, которые могли возникнуть, потому что большинство контейнеров с пробами лунного грунта не закрывались герметично. Ученые посчитали, что следы воды, которые они нашли в лунном грунте, могли появиться из-за того, что содержавший влагу земной воздух просочился внутрь контейнеров. С тех пор бытовало представление, что, за исключением возможных залежей льда у лунных полюсов, воды на нашем естественном спутнике нет.
На этом снимке южного полюса Луны обозначено расположение некоторых кратеров, в том числе кратера Кабео, где космический аппарат LCROSS упал на поверхность Луны. Источник: NASA / студия научной визуализации Центра космических полетов имени Годдарда
Научный инструмент Moon Mineralogy Mapper – M3[93] на борту индийской межпланетной станции «Чандраян– 1»[94] сорок лет спустя обнаружил, что вода рассеяна на Луне повсеместно и водяные молекулы или гидроксильные группы[95] существуют в связанном с веществом поверхности виде в малых концентрациях. Эта информация была подтверждена данными с двух других пролетавших мимо Луны аппаратов: временно примененном в рамках этой научной программы аппарате Deep Impact[96] во время его полета к комете и межпланетной станцией «Кассини», когда она совершала пролет мимо Земли в 1999 году. Роджер Кларк из научной группы прибора M3 проанализировал архивные данные наблюдений Луны с борта «Кассини» и нашел, что они согласуются с наличием небольшого количества воды, присутствующей на Луне повсеместно; ее вероятным источником является солнечный ветер.
