Приветствую Вас мои космические друзья!
Ближе к концу миссии "Аполлон-16", 24 апреля 1972 года, как раз перед возвращением на Землю, экипаж корабля выпустил в космос небольшой субспутник под названием PFS-2, который должен был вращаться вокруг Луны совершая один оборот примерно за 2 часа. Его цель была аналогична цели более раннего субспутника PFS-1, который был выпущен астронавтами "Аполлона-15" восемью месяцами ранее. PFS-2 должен был измерять заряженные частицы и магнитные поля вокруг Луны. Низкие орбиты обоих субспутников представляли собой эллипсы, их размеры варьировали в диапазоне от 89 до 122 км над поверхностью Луны.
Однако произошло нечто странное. Орбита спутника PFS-2 быстро меняла свою форму и расстояние от поверхности Луны. Через 2,5 недели спутник приблизился на расстояние в 10 км от лунной поверхности. Поскольку форма орбиты продолжала меняться, высота полета спутника PFS-2 увеличилась, пока она не достигла 48 километров. Но этот эффект был недолгим. Орбита спутника снова изменилась, он был притянут обратно к Луне. И 29 мая 1972 года - всего через 35 дней и 425 оборотов вокруг Луны - PFS-2 разбился о лунную поверхность.
Что же случилось?
Сама Луна обрекла субспутник на гибель.
Если бы Луна была однородной сферой, у спутника могла бы быть орбита, в форме эллипса или окружности. У Луны нет атмосферы, которая могла бы вызвать сопротивление или нагрев космического аппарата, поэтому полет над Луной может происходить очень низко над ее поверхностью. Зонд НАСА Lunar Prospector провел шесть месяцев на орбите Луны всего в 30 км над ее поверхностью. Так почему же спутник PFS-2, который был выведен на эллиптическую орбиту, которая изначально имела параметры 97 на 120 км, в конечном итоге столкнулся с Луной?
Луна необычайно комковатая, с точки зрения гравитации. И дело тут не в лунных горах или ее топографии, а в массе. Территории, которые на первый взгляд кажутся плоскими морями залитыми лавой, на самом деле имеют огромные положительные гравитационные аномалии, то есть их масса и, следовательно, их гравитационные поля значительно сильнее, чем у остальной коры Луны.
Эти области известны как концентрации массы или "масконы". Они находятся на видимой стороне Луны, которая обращена к Земле, и все они находятся в лунных морях, которые отлично видны в простой бинокль с поверхности Земли. Гравитационные аномалии масконов очень велики, и составляют полпроцента. Эти аномалии могли бы измерить люди, если бы они находились на поверхности Луны.
Если бы мы стояли на краю одного из морей, простой отвес завис бы примерно на треть градуса от вертикали, указывая на маскон. Более того, астронавт в скафандре вместе с системой жизнеобеспечения, чья масса на краю маскона составляла бы 22,68 килограмма, стоя в центре маскона весил бы 22,79 килограмма.
Лунные масконы делают большинство низких лунных орбит нестабильными. Когда спутник проходит на высоте 80 или 100 километров над масконом, он тянет спутник вперед, назад, влево, вправо или вниз; точное направление и величина усилия зависят от траектории спутника. При отсутствии коррекции, большинство спутников, запущенных на низкие лунные орбиты (на высотах менее 100 км), в конечном итоге врежутся в Луну. Спутник PFS-2, выпущенный с борта "Аполлона-16", был примером такого случая. Но даже его более ранний предшественник PFS-1 (выпущенный "Аполлоном-15") также рухнул на поверхность Луны в январе 1973 года менее чем через полтора года после запуска.
Так что же это означает для исследования Луны? Нужно быть осторожными с орбитами, выбранными для низкоорбитальных лунных спутников. Очень важно наклонение орбиты, то есть наклон ее плоскости, к экваториальной плоскости Луны. Существует ряд так называемых "замороженных орбит", на которых космический аппарат может оставаться неограниченно долго. Они встречаются при четырех наклонениях: 27º, 50º, 76º и 86º. Последняя "замороженная орбита" проходит почти над лунными полюсами. Орбита относительно долгоживущего субспутника "Аполлона-15" PFS-1 имела наклонение 28º, что оказалось близко к наклонению одной из замороженных орбит, но спутник PFS-2 при наклонении в 11º был обречен.
В качестве альтернативы, если миссия предполагает выбор незамороженного наклонения орбиты, нужно планировать частые корректировки. Зонду НАСА Lunar Prospector приходилось совершать такие маневры каждые два месяца, чтобы оставаться на своей первоначальной круговой орбите в 100 км, и чаще, чем раз в месяц, когда он находился на высоте в 30 км. Когда его топливный бак был почти пуст, ученые поняли, что конец спутника уже близок, поэтому 30 июля 1999 года они намеренно разбили его о поверхность Луны, недалеко от южного полюса Луны, чтобы понаблюдать за шлейфом лунной пыли. Через полтора года после запуска этого зонда Луна забрала его себе.
Лунные масконы это загадка. Хотя ученые в целом сходятся во мнении, что они образовались в результате древних столкновений миллиарды лет назад, но пока не совсем ясно, какая часть избыточной массы связана с более плотным лавовым материалом, заполняющим кратер, а какая с подъемом более плотного богатого железом мантийного материала в кору. Независимо от состава или происхождения, масконы делают Луну самым гравитационно "комковатым" телом, известным в Солнечной системе.
Хотя масконы есть и на Марсе, ни один из них не был обнаружен на Венере или Земле. Нам очень повезло в этом плане. На Земле все литосферные плиты гидростатически уравновешены, и более легкая кора "плавает" на более плотном и вязком слое мантии. Этот процесс называется - изостазия.
Но об этом мы обязательно поговорим в одной из будущих статей.
Ну а на сегодня все! Спасибо за внимание!