Из наблюдений, неоднократно повторяемых, мы пришли к заключению, что поверхность Луны не гладкая и не ровная и не в совершенстве сферическая, как полагал в отношении её целый легион философов, а, напротив, неровная, шероховатая, испещренная углублениями и возвышенностями...
Галилео Галилей. «Звёздный вестник», 13 марта 1610 г.
В течение многих ночей 1609 и 1610 года Галилео Галилей смотрел на Луну через телескоп собственной конструкции, установленный на колокольне Сан-Джорджо Маджоре в Венеции, и смог оценить высоту лунных гор по длине их теней, получив величину около 6,5 км.
С тех пор с помощью земных телескопов видимая сторона Луны весьма хорошо изучена. Все горы и кратеры скрупулёзно описаны. Однако самое лучшее разрешение оптического телескопа (с постобработкой) таково, что на поверхности Луны можно различить объекты размером 130-150 метров, объекты меньше этого просто не видны. И многие столетия людей интересовало, как вблизи выглядит поверхность Луны.
С момента начала космической эры среди учёных была широко распространена гипотеза астронома Томаса Голда, согласно которой лунная поверхность покрыта очень толстым слоем пыли из-за микрометеоритной бомбардировки. Данные измерений количества пыли, проведённых Петтерсоном в 1957 году в пределах земной атмосферы на больших высотах, приводили к выводу, что на луне высота пылевого покрова может быть от 3 до 10 метров.
Подобно Петтерсону, некоторые исследователи полагали, что поверхность Земли нарастает от космической пыли: все раскопки древних поселений покрыты слоем земли, порой в несколько метров. Соответственно возникает вопрос: каким же тогда должен быть слой пыли на Луне, накопленный за миллиард лет? Эта версия называется "Аргумент лунной пыли".
В замечательном научно-популярном фильме “Луна” режиссёра Павла Клушанцева (1965 г.) есть эпизод с хождением по Луне на лыжах, чтобы не провалиться. Поверхность покрыта хрупким слоем разной толщины, в некоторых местах проваливающаяся пыль достигает слоя полутора метров, и при ходьбе ноги постоянно утопают по щиколотку.
А на лыжах ходить можно, но неудобно.
В американском фильме "Место назначения - Луна" (Destination Moon) 1950 года художник изобразил лунную поверхность с сильной эрозией, как будто поверхность растрескалась после засухи, чего, конечно, на Луне быть не может.
Крупные камни и небольшие горы в том месте, где действовали актёры, были объемными, а горы на заднем плане были нарисованы художником.
Иногда порой трудно понять, где заканчивается бутафорская объемная гора, и с какого места начинается гора, нарисованная на плоском заднике.
Никто не знал достоверно, как выглядит лунный грунт вблизи и какова его плотность и прочность.
В январе 1961 года, когда уже планировалась посадка автоматической станции на Луну и обсуждался вопрос высадки человека, С. П. Королёв пригласил к себе в ОКБ астрономов, чтобы обсудить свойства поверхности Луны. Королёв придерживался гипотезы советского вулканолога Г.Штейнберга о том, что поверхность Луны — твёрдая. К этому времени с помощью метода дискретных радиоисточников учёным из Радиофизического института в Горьком под руководством профессора В.Троицкого удалось получить некоторые данные о лунной поверхности, её плотности, пористости, раздробленности, температуре. В.С.Троицкий - автор работ по дистанционному зондированию Луны. Он сказал:
Наиболее вероятно, что Луна покрыта довольно прочной пористой породой типа базальта, слегка припорошенной пылью. Ваш аппарат и человек не провалятся и не утонут...
Коллеги Всеволода Сергеевича Троицкого часто и с неизменным восхищением рассказывают легендарную историю, как в Москве на совещании, возглавляемым С. П. Королёвым, которое проходило в здании Совета Министров, жёстко встал вопрос о характеристиках лунного грунта, необходимых для конструирования лунохода. Столкнулись две точки зрения: первая, что Луна покрыта мощным слоем рыхлой космической пыли; вторая, что поверхность Луны твёрдая. С. П. Королёв должен был принять решение, а дискуссия не прекращалась. Сергей Павлович нашёл оригинальное организационное решение: пустил среди участников лист бумаги, разделённый на две части. Нужно было подписаться (для истории) под одной из точек зрения. И на листе появилась только одна подпись В. С. Троицкого. После этого С. П. Королёв поставил свою резолюцию: ,,Луна твёрдая!"».
Так гласит легенда, распространённая в околокосмических кругах. Сохранилась записка 1964 года, подписанная С.Королёвым: «Посадку ЛК (лунного корабля - Л.К.) следует рассчитывать на достаточно твердый грунт типа пемзы...» - и дальше технические данные о вертикальной скорости корабля в момент прилунения и так далее. Эта записка сейчас хранится в Музее космонавтики в Москве.
Пемза - пористая вулканическая порода, образовавшаяся в результате выделения газов при быстром застывании лавы.
Первым космическим аппаратом, сумевшим осуществить мягкую посадку и передать на Землю панорамные снимки лунной поверхности, стала советская станция «Луна-9».
Она совершила мягкую посадку на поверхность Луны в районе Океана Бурь 3 февраля 1966 года.
«Луна-9» провела девять сеансов связи общей продолжительностью более 8 часов, передав на Землю три круговые панорамы лунной поверхности.
Представления о строении покрова Луны до 1966 г.
Первые сведения о структуре и физических свойствах покрова Луны были получены в результате наземных измерений ее оптического, теплового и радиоизлучений. Эти исследования прежде всего обнаружили необычный характер отражения света поверхностью Луны (так называемый "оппозиционный эффект"), который можно было объяснить только чрезвычайной её изрытостью. Интерпретация и моделирование полученных оптических характеристик лунной поверхности позволили сделать фундаментальный вывод о том, что наружный слой (несколько миллиметров) покрова Луны обладает столь высокой пористостью, какой не обладает ни один из земных грунтов.
Преобладающими были гипотезы о чрезвычайно пористом, пенистом, но твердом, как бы застывшем лавовом покрове Луны (В. С. Троицкий, Г. Койпер). Существовала также гипотеза о ноздреватом, губчатом строении покрова Луны, сложенного из спекшегося шлака (Н. Н. Сытинская), о рыхлом зернистом покрове (Н. П. Барабашов). В то же время упорно отстаивалась гипотеза пылевого покрова Луны, чрезвычайно рыхлого на глубину в несколько метров (Т. Голд).
Ожидалось, что детальное фотографирование поверхности Луны с помощью космических аппаратов снимет эти противоречия. В США в 1964 — 1965 гг. был проведен запуск серии аппаратов «Рейнджер». «Рейнджер-7» в 1964 году сделал телевизионные снимки Луны с близкого расстояния и разбился о поверхность. «Рейнджер-8» и «Рейнджер-9» в 1965 году делали снимки Луны при подлёте и тоже разбивались.
Однако анализ многочисленных изображений не привел к однозначным представлениям о строении покрова Луны.
Общие представления о механических свойствах лунного грунта были получены благодаря успешной мягкой посадке «Луны-9», которая показала, что грунт достаточно прочен для того, чтобы выдержать первый удар станции, находящейся в амортизационной оболочке, а также второй — при освобождении металлического контейнера из амортизаторов.
Первые приборы для измерения свойств покрова Луны были установлены на станции «Луна-13», которая опустилась на поверхность Луны в Океане Бурь 24 декабря 1966 г. Станция была оборудована тремя приборами для определения механических свойств грунта: пенетрометром, радиационным гамма-плотномером и динамографом. Пенетрометр и плотномер были после посадки автоматически установлены на поверхность грунта в 1,5 м от корпуса станции.
Пенетрометр с помощью реактивного двигателя твердого топлива осуществил погружение в лунный грунт индентора и измерил возникающее сопротивление грунта. Исследования показали, что средняя плотность верхних 15 см грунта не менее 0,8 г/см3, а несущая способность равнялась 0,68 кгс/см2.
В 1970 — 1973 гг. были проведены эксперименты с участием самоходных научных лабораторий «Луноход-1 и -2», управляемых с Земли и рассчитанных на длительный срок работы в условиях лунной среды и пересеченной местности. На «Луноходе-1» был установлен комплекс научной аппаратуры, в том числе прибор для прямого измерения механических свойств лунного грунта. Эти измерения проводились по всей трассе движения через каждые 15 — 30 м пути.
Оценка свойств грунта производилась также путем изучения следов «Лунохода», что позволяло судить о структуре грунта и его прочности.
Под колесами «Лунохода» обычно происходило уплотнение грунта, иногда с выпиранием его в стороны, с образованием трещин, сколов и комков. Обычно следы «Луноходов» имели крутые неосыпающиеся стенки, что указывало на наличие заметных сил сцепления. Девятое ненагруженное колесо, служившее для измерения пройденного пути, образовывало колею глубиной 0,5 — 1 см без выпирания грунта в стороны, что свидетельствовало о наличии на поверхности рыхлого слоя пылевидного, легко деформируемого рыхлого грунта.
Один из водителей лунохода, В.Довгань, рассказывал, что при управлении с Земли движением лунохода они специально наезжали одной стороной шасси на лунные камни. Но вот что странно, датчик крена при этом не показывал наклона лунохода. Оказалось, что многие "камни" на Луне - это легко рассыпающиеся комья. А вот американцы даже такой простой факт установить не смогли.
"Луноход-1" проработал на Луне 302 земных дня (ноябрь 1970 - сентябрь 1971 гг.). За это время «Луноход-1» прошел свыше 10 км. На Землю было передано около 25 тыс. снимков поверхности и более 200 панорам. Советский луноход, в отличие от американского - это целая передвижная научная лаборатория. В состав оборудования "Лунохода-1" входили:
· Две телекамеры (одна резервная), четыре панорамных телефотометра;
· Рентгеновский флуоресцентный спектрометр РИФМА;
· Рентгеновский телескоп РТ-1;
· Одометр-пенетрометр ПрОП;
· Детектор радиации РВ-2Н;
· Лазерный рефлектор ТЛ.
А вот американский луноход (он же ровер) функционировал, согласно легенде НАСА, всего несколько дней. И ни для чего, кроме как покатушек предназначен не был.
И то, эти покатушки осуществлялись в павильоне. Ровер представлял собой миниатюру - уменьшенную копию, на которой восседала неподвижная 30-сантиметровая кукла-астронавт. Большая часть лунных фотографии с ровером выполнена как раз с использованием миниатюрных макетов в масштабе примерно 1:6.
Есть, правда, кадры, где появляются полноразмерные модели ровера - чаще всего они используются для видеосюжетов, где люди в кадре двигаются. Автомобиль (ровер) можно сделать в разном масштабе, причём большая и маленькая копии будут казаться совершенно идентичными, это не трудно. А вот уменьшить фактуру грунта для миниатюр, у американцев не всегда хорошо получалось. Особенно это бросается в глаза, когда встык идут кадры с нормальным по размеру ровером и уменьшенной копией. Лунный грунт на фоне сразу выдаёт комбинированные съёмки.
Вот в кадре слева мы видим куклу, изображающую астронавта, а в кадре справа - живого человека. При смене плана поменялся фон за астронавтом, изменилась вся тональность кадра: появился какой-то синевато-сиреневый оттенок. В том кадре, где живой человек (справа), мы видим на фоне мягкие очертания горы и фактуристый, с камешками, грунт за спиной актёра-астронавта. А в кадре с куклой, который идёт встык (слева), фон уже немного другой, гора не очень похожа на ту, что была только что в кадре с живым человеком, и весь пейзаж сзади стал какой-то «замыленный». Видно, что фон - бутафорский, хотя по идее, что первый кадр, что второй, снимались с одного и того же места, одной и той же кинокамерой, закреплённой на ровере. И направление света не изменилось.
Не удалось специалистам НАСА убедительно сымитировать лунный грунт. Бутафория видна во всех кадрах.
ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ.
*
С вами был кинооператор Л.Коновалов. До новых встреч!