В звёздных лабиринтах: Ориентирование по небу

Наиболее характерной формой лунного рельефа являются кольцевые горы — кратеры. Поперечники некоторых из них достигают 200—300 км. Благодаря космическим аппаратам на Луне обнаружены не только крупные, но и мелкие кольцевые образования. В частности, оказалось, что почти вся лунная поверхность усеяна множеством мелких кратеров различных размеров и форм.

Чтобы не заблудиться на Луне

Существенное значение для условий ориентирования на Луне имеет отсутствие у этого небесного тела сколько-нибудь заметного магнитного поля.

Ещё в 1959 г., во время полёта второй советской АМС «Луна-2», были проведены первые магнитные измерения. Установленный на ней магнитометр, несмотря на высокую чувствительность, не обнаружил у Луны никаких признаков присутствия магнитного поля. Между тем, если бы магнитное поле было даже в тысячу раз слабее земного, прибор зарегистрировал бы его.

Магнитное поле удалось обнаружить, когда ещё более чувствительная аппаратура для магнитных измерений была размещена на борту первого искусственного спутника Луны — советской автоматической станции «Луна-10». Это позволило не только определить верхнюю границу величины магнитного поля, но и зарегистрировать его изменения на протяжении шести суток. Оказалось, что максимального значения магнитное поле Луны достигало в тот момент, когда Луна находилась в полнолунии, т.е. около линии, проходящей через Землю и Солнце. Это, по всей вероятности, объясняется тем, что земное магнитное поле, так называемая магнитосфера, имеет своеобразный «хвост», направленный в сторону, противоположную Солнцу, и, видимо, достигающий орбиты Луны.

Такое предположение подтверждается измерениями интенсивности потоков заряженных частиц в окололунном пространстве. Дело в том, что заряженные частицы солнечной плазмы не могут проникать внутрь магнитосферы Земли. Поэтому можно было ожидать, что, когда Луна выйдет из магнитного хвоста нашей планеты, эти потоки усилятся. И действительно, после того как Луна уходит от линии Земля — Солнце, интенсивность заряженных частиц значительно возрастает.

Последующие измерения показали, что в отдельных местах лунной поверхности были обнаружены «намагниченные пятна». Природа этого явления пока что остается неясной. Не исключено, что здесь мы столкнулись с остатками былого магнитного поля Луны, которое когда-то, возможно, было достаточно сильным.

Согласно современным представлениям планетный магнетизм связан с электрическими явлениями, протекающими в жидком ядре небесного тела. Поскольку сейсмические измерения указывают на возможность существования жидкого ядра у современной Луны, не исключено, что на ранней стадии своей истории она могла обладать достаточно сильным магнитным полем. Однако приблизительно 3—4 миллиарда лет назад это поле распалось в результате каких-то изменений в ядре.

С другой стороны, намагничение отдельных участков лунной поверхности могло происходить и в результате ударных процессов при падении крупных космических тел.

Что же касается общего магнитного поля Луны, то согласно современным данным оно в сотни тысяч, а то и в миллионы раз слабее земного.

В связи с этим особое значение для ориентирования на Луне приобретают наблюдения звёздного неба.

О перспективах астрономических исследований на Луне написано немало. Лунные обсерватории... Гигантские телескопы, оснащенные зеркалами поперечником в десятки метров, зеркала, которым не грозит искривление под действием слабого поля лунного тяготения... Колоссальные увеличения, не ограниченные атмосферными помехами... Идеальные фотографии далёких космических объектов на идеально прозрачном лунном небе.

И как результат — новые удивительные открытия в сокровенных глубинах космоса. Об этом мечтали не только писатели-фантасты, но и вполне серьезные учёные.

Казалось, полное отсутствие атмосферы действительно создаёт на естественном спутнике Земли идеальные условия для астрономических наблюдений как во время лунной ночи, так и в условиях лунного дня. Ведь на Земле именно наличие газовой оболочки ставит предел телескопическим увеличениям. Неоднородность атмосферы, неизбежные перемещения тёплых и холодных воздушных масс, запылённость и загрязненность воздуха отрицательно сказываются на качестве изображений космических объектов, получаемых в наземных обсерваториях. Ожидалось, что астрономические наблюдения на будущих лунных обсерваториях окажутся свободными от этих недостатков.

Действительность оказалась несколько иной. Так, выяснилось, что в условиях лунного дня, несмотря на отсутствие атмосферной оболочки звезды недоступны наблюдению невооруженным глазом.

По отзывам американских космонавтов, условия наблюдения неба на дневной стороне Луны примерно такие же, как в ясную ночь на Земле для человека, находящегося на ярко освещённом прожекторами поле стадиона.

Глаза на Луне настолько ослеплены ярким светом Солнца, что звёзд практически не видно. Мешает и свет, отраженный лунной поверхностью. Глаз не в состоянии адаптироваться, приспособиться к резкой смене световых контрастов. Чтобы защититься от ярких солнечных лучей, приходится пользоваться плотным светофильтром. А сквозь такой светофильтр ни одной звезды увидеть нельзя.

Однако с помощью телескопов и других специальных приборов, защищенных от постороннего света, звёзды на Луне можно наблюдать и в дневное время, как, впрочем, и на Земле.

Для более детального изучения условий лунных астрономических наблюдений были проведены специальные исследования на советской автоматической передвижной лунной лаборатории «Луноход-2».

С этой целью он был оборудован специальным прибором — астрономическим фотометром, разработанным и изготовленным на Крымской обсерватории АН СССР и предназначенным для измерения яркости неба в видимых и ультрафиолетовых лучах.

Прибор был установлен на «Луноходе» таким образом, что его оптическая ось всегда была направлена с зенит лунного неба. Были также приняты меры, препятствующие попаданию в фотометр света, рассеянного выступающими деталями «Лунохода». Включение и выключение прибора осуществлялось с помощью радиокоманд, подаваемых с Земли. Результаты измерений передавались в Центр управления с помощью телеметрии.

За время начиная с момента посадки «Лунохода-2», т.е. с 16 января по 20 марта 1973 г. было проведено 12 сеансов связи с фотометром: 9 из них в условиях лунного дня, 2 во время лунной ночи и 1 в сумерки, вскоре после того как диск Солнца скрылся за лунным горизонтом.

В итоге проведенных измерений были получены несколько неожиданные результаты. Оказалось, что свечение как дневного, так и ночного неба на Луне и в видимых, и в особенности в ультрафиолетовых лучах заметно выше ожидавшегося.

Изучение характеристик этого свечения в зависимости от высоты Солнца на лунном небе показало, что оно может быть вызвано рассеянными в окололунном пространстве частицами лунной пыли.

В связи с этим учёные высказали предположение, что вокруг Луны существует разреженный рой пылевых частиц, образованный в результате бомбардировки лунной поверхности метеоритами.

Подобные частицы рассеивают не только солнечный свет, но и свет Земли. Дело в том, что наша планета на лунном небе — это светило, примерно в 40 раз более яркое, чем полная Луна в небе Земли.

В свете этих исследований возможность эффективных телескопических наблюдений на Луне становится проблематичной.

Однако для навигационных целей условия наблюдения звёздного неба на ночной стороне Луны являются вполне приемлемыми.

На дневной же стороне поиск и наблюдение нужных звёзд могут осуществляться с помощью астрономических инструментов, что, несомненно, осложнит и навигационные измерения.