Приветствую вас мои космические друзья!
Посадка космического зонда "Чанъэ-3" на Луну, которая состоялась 14 декабря 2013 года, была не только первой удачной посадкой китайского космического аппарата, но это была также первая за 37 лет посадка космического аппарата на поверхность Луны. Помимо марсохода "Юйту", зонд "Чанъэ-3" также нёс набор научных приборов, включая ультрафиолетовую камеру EUV и лунный ультрафиолетовый телескоп - LUT, которые были предназначены для проведения астрономических наблюдений с поверхности Луны. Эта научная миссия вновь возродила интерес к использованию Луны в качестве площадки для проведения астрономических наблюдений.
Ультрафиолетовая камера EUV была предназначена для наблюдения за плазмосферой Земли на длине волны 30,4 нм. Камера фиксировала влияние солнечной активности на плазмосферу Земли. Ультрафиолетовый телескоп LUT представляет собой 150-миллиметровый телескоп выполненный по схеме Ричи-Кретьена - он был предназначен для наблюдения за астрономическими объектами в диапазоне длин волн от 245 до 340 нм. Этот телескоп афишировался как первая долгосрочная обсерватория, развернутая на Луне. Стоит отметить что этот телескоп не был первым астрономическим инструментом развернутым на поверхности Луны. В начале 1970-х годов на лунную орбиту и на поверхность Луны было доставлено множество научных приборов, которые предназначались для проведения астрономических наблюдений.
"Луноход-1"
Первая астрономическая "обсерватория" на поверхности Луны была установлена на первом советском луноходе. "Луноход-1" был запущен с помощью ракеты "Протон" 10 ноября 1970 года.
Он был доставлен на поверхность Луны посадочной ступенью космического аппарата "Луна-17" 17 ноября 1970 года. В дополнение к различным камерам и другим приборам, предназначенным для изучения лунной поверхности, "Луноход-1" также нёс рентгеновский телескоп РТ-1. Поскольку у Луны нет атмосферы, она является идеальным местом для проведения астрономических наблюдений в рентгеновском диапазоне. Причиной по которой рентгеновский телескоп был включен в состав научных инструментов "Лунохода-1", заключалось в том, что нужно было оценить возможности использования Луны в качестве обсерватории во время будущих научных полетов.
Как и многие ранние рентгеновские телескопы, в конструкции РТ-1 не использовалась сложная в производстве оптика. РТ-1 представлял собой счётчик рентгеновских фотонов, поле зрения которого ограничивалось 3°. РТ-1 имел два детектора, каждый из которых имел площадь 6,5 квадратных сантиметров. Один из детекторов имел фильтр для ослабления потока рентгеновского излучения; другой же детектор не имел фильтра. Детектор без фильтра был чувствителен к рентгеновскому излучению в диапазоне длин волн примерно от 0,2 до 0,8 нм (что эквивалентно "мягкому" рентгеновскому излучению). Второй детектор, использовался для измерения фонового излучения и устранения его влияния на результаты измерений.
РТ-1 был установлен вертикально в зенит. Обычное время наблюдений с помощью телескопа составляло шесть часов. Используя низкую скорость вращения Луны (0,5 градуса в час), РТ-1 мог проводить наблюдения полосой шириной 3° с шагом 3° в течение лунных суток.
РТ-1 проводил наблюдения в течение как минимум трех лунных дней. В полосу наблюдения телескопа попали такие источники рентгеновского излучения как Петля Лебедя, галактический экватор и несколько других астрономических рентгеновских объектов. Последний сеанс связи с "Луноходом-1" был проведен 14 сентября 1971 года, после того, как он преодолел 10,5 километров в течении 11 лунных дней. "Луноход-1" и его рентгеновский телескоп РТ-1 по праву является первой долговременной обсерваторией развернутой на поверхности Луны.
"Аполлон-16"
Следующая попытка использовать Луну в качестве места для проведения астрономических наблюдений была предпринята во время пилотируемой лунной миссии "Аполлон-16", старт которой состоялся 16 апреля 1972 года. Среди экспериментов, проведенных астронавтами Джоном Янгом и Чарльзом Дьюком в течение трех дней нахождения на лунной поверхности, был эксперимент, официально обозначенный как S201 - "Камера/спектрограф дальнего ультрафиолетового диапазона" - Far Ultraviolet Camera/Spectrograph. Созданный Военно-морской исследовательской лабораторией, спектрограф должен был получать изображения десяти определенных звездных полей на двух различных длинах волн дальнего ультрафиолета, покрывающих около 7% неба. Поскольку дальнее ультрафиолетовое излучение поглощается атмосферой Земли, астрономические наблюдения на этих длинах волн проводятся в космосе.
К сожалению, предыдущие наблюдения, проведенные Орбитальной астрономической обсерваторией НАСА OAO-2, которая была запущена в 1968 году, оставляли желать лучшего из-за ограничений которые накладывала геокорона Земли, а также излучение атомарного кислорода. Луна, находящаяся за пределами геокороны, является идеальным местом для проведения наблюдений в дальнем ультрафиолете.
Камера имела корректирующую пластину установленную на входной апертуре, которая предназначалась для минимизации оптических искажений; корректирующая пластина также служила спектральным фильтром. После прохождения корректирующей пластины ультрафиолетовое излучение отражалось от главного зеркала и формировало оптическое изображение на фотокатоде из бромида калия. Электроны, испускаемые этим изображением на фотокатоде, ускорялись электрическим полем и фокусировались магнитом для формирования изображения на 35-миллиметровой фотоплёнке. Астрономический инструмент позволял обнаруживать объекты яркостью от 11-й звёздной величиной на длине волны 140 нм при 30-минутной экспозиции. Под камерой был установлен отдельный ультрафиолетовый спектрограф, чувствительный к диапазону длин волн от 50 до 155 нм.
Эксперимент S201 был доставлен на поверхность Луны 21 апреля 1972 года на борту лунного модуля "Орион" миссии "Аполлон-16". Астронавт Джон Янг развернул эксперимент S201 менее чем через час после первого выхода на поверхность Луны. Прибор был помещен в тень лунного модуля, а его аккумуляторная батарея была выставлена на освещаемую поверхность для поддержания необходимой температуры.
В течение трех выходов на поверхность Луны, астронавты вручную периодически перенаправляли научный инструмент на различные области неба, в том числе и на Землю, чтобы получить первые четкие изображения ее геокороны.
Ближе к концу последнего выхода кассета с пленкой была извлечена и доставлена на Землю для анализа.
"Луноход-2"
Второй советский луноход, был запущен 8 января 1973 года. Неделю спустя АМС "Луна-21" совершила мягкую посадку в кратере Лемонье. "Луноход-2" имел ряд усовершенствований. Как и "Луноход-1", он также был оснащён рентгеновским телескопом; кроме того "Луноход-2" нёс на своем борту еще один интересный инструмент.
Этот прибор назывался астрофотометр АФ-3Л. Он был разработан для измерения яркости лунного неба на различных длинах волн с центром в жёлтой части видимого спектра. Астрофотометры аналогичной конструкции выводились на околоземную орбиту на космических аппаратах "Космос-51", который был запущен в 1964 году, и "Космос-213", который был запущен в 1968 году.
В период с 16 января по 20 марта 1973 года астрофотометр "Лунохода-2" провёл в общей сложности двенадцать измерений яркости лунного неба: девять лунным днём, два ночью и одно во время лунных сумерек, в то время когда Солнце находилось на один градус ниже горизонта. Во время лунного дня показания измерений проведенные прибором в видимом диапазоне оказались зашкаливающими, поскольку небо было значительно ярче чем ожидалось. Только во время единственного измерения проведенного в сумерках в видимом диапазоне были получены чёткие показания, соответствующие шкале, которые были эквивалентны десятикратному увеличению яркости самой яркой части тёмного неба, наблюдаемого на Земле. Яркость неба измеренная в ультрафиолетовом диапазоне оказалась в 2–16 раз выше ожидаемой. Два ночных измерения, согласовались с измерениями проведённые аппаратами "Космос-51" и "Космос-213" - они указывали на астрономические объекты как единственные источники света.
В результате этих наблюдений был сделан вывод о том, что рассеяние солнечного света пылью, взвешенной над поверхностью Луны, делает небо в 13–15 раз ярче ночного неба Земли при полной Луне. Это свечение, безусловно, затруднит наблюдения в видимом и ультрафиолетовом диапазонах с поверхности Луны, что ставит под сомнение перспективность использования Луны в качестве обсерватории для наблюдения в этих диапазонах длин волн.
Последнее измерение с помощью астрофотометра было сделано в марте 1973 года. "Луноход-2" продолжал свою научную работу вплоть до 11 мая 1973 года. За почти четыре месяца работы на лунной поверхности "Луноход-2" преодолел 39 километров.
"RAE-2" (Explorer 2)
Миссия космического аппарата RAE-2 ( он же Explorer 2, также известный как Explorer 49) стала первой специализированной астрономической миссией, на орбите Луны. Помимо высокоэнергетического ультрафиолетового и рентгеновского излучения, атмосфера Земли также может блокировать электромагнитное излучение с гораздо более длинными волнами, которые представляют большой интерес для астрономов. К ним относятся радиоволны с частотами менее 27 МГц, которые, как правило, отражаются от ионосферы Земли.
Предшественник зонда RAE-2 - RAE-1 или Explorer 38, был запущен в 1968 году. Он мог фиксировать радиоволны в диапазоне частот от 200 кГц до 9,18 МГц находясь на околоземной орбите высотой 5800 километров. И хотя зонд передавал полезные научные данные - половина из них была недостоверной из-за сильного излучения, вызванного взаимодействием различных заряженных частиц с магнитным полем Земли, грозами, и даже искусственными источниками.
Чтобы обойти эту проблему, зонд RAE-2 был выведен на лунную орбиту. Помимо того, что зонд находился вдали от помех вызванных Землей, Луна также периодически полностью блокировала земные сигналы, что позволяло обнаруживать более удаленные источники радиоизлучения. Затмение астрономических радиоисточников Луной также позволило гораздо более точнее определить положение этих самых источников.
Космический аппарат RAE-2 представлял собой цилиндр диаметром 92 см и высотой 79 см. Выход на лунную орбиту осуществлялся с помощью 128-килограммового твердотопливного ракетного двигателя, который сбрасывался после маневра. Масса RAE-2 составляла 200 кг; аппарат стабилизировался градиентом гравитации, так что одна его сторона была всегда обращена к поверхности Луны. Для коррекции траектории и ориентации использовались гидразиновые двигатели.
RAE-2 мог передавать данные либо в режиме реального времени или же записывать их с помощью двух магнитофонов, во время того когда зонд находился на обратной стороне Луны, для последующей передачи.
Зонд RAE-2 был запущен 10 июня 1973 года c помощью ракеты-носителя "Дельта" . Он выполнил однократную коррекцию курса и вышел на лунную орбиту через 113 часов после запуска. Зонд находился на орбите параметром 1053×1063 километров, с периодом обращения в 221 минуту и наклонением 58,7°.
В течение двух лет RAE-2 передавал данные о наблюдении за рядом астрономических объектов в рамках продолжающейся кампании по картографированию неба в длинных радиоволнах. RAE-2 успешно завершил свою миссию в июне 1975 года, но продолжал передавать полезные данные вплоть до августа 1977 года. Помимо передачи данных о наблюдении за Солнцем, планетами и другими радиоисточниками, RAE-2 доказал полезность использования Луны в качестве места для проведения радиоастрономических исследований вдали от естественного и искусственного радиошума Земли.
Ну а на сегодня у меня все. Спасибо за внимание!