Луна. История будущего - Оливер Мортон

С той стороны Земли, которая обращена к Солнцу, магнитосфера сжимается под напором ветра, а с другой стороны развевается, как флаг на морском ветру. Раз в месяц, когда Луна оказывается в небе Земли напротив Солнца, а следовательно, вступает в фазу полнолуния, она проходит сквозь формируемый ветром хвост. Ее поверхность, которая обычно подвергается воздействию положительно заряженного солнечного ветра, примерно на день оказывается подвержена воздействию отрицательно заряженной плазмы магнитного хвоста Земли.

Помимо ветра, Солнце заливает Луну своим светом, включая длины волн, никогда не достигающие поверхности Земли, то есть «жесткое» ультрафиолетовое излучение. Мощности этого излучения достаточно, чтобы выбивать электроны из атомов, создавая на светлой стороне статическое напряжение, как при трении янтаря о ткань. Темная сторона не имеет такого напряжения. Этим объясняется любопытное свечение над горизонтом, фиксируемое прямо перед восходом камерами некоторых американских спускаемых аппаратов «Сервейер». Заряженные ультрафиолетом, легчайшие частицы пыли отталкиваются друг от друга и парят в солнечном свете, создавая минеральную дымку над утренним горизонтом.

Ни один побывавший на поверхности человек не получил возможности увидеть призрачные электрические предвестники лунного рассвета или подвергнуть свое оборудование воздействию плазмы магнитного хвоста. «Аполлоны» садились в хорошо освещенных областях растущей Луны, когда Солнце стояло высоко в небе, но не прямо над головой. Однако при Возвращении астронавты явно проведут там больше времени — целые лунные дни и целые лунные ночи. Они изучат более обширную территорию в поисках мест, где можно будет найти исключения из простых и хорошо известных правил лунного реголита: не двигайся, пока тебя не ударили; по возможности не проводи энергию; не меняйся.

Куда податься в первую очередь? Очевидно, на полюса, коим была посвящена статья Денниса Уинго о размещении лунной базы, которую я читал в калифорнийском поезде, о чем уже упоминал во введении. Однако, если люди, вероятно, первым делом отправятся на полюса, то роботизированный авангард этим не ограничится.

Посадив «Чанъэ-4» в бассейне Южный полюс — Эйткен, Китай намеревается отправить миссию для сбора образцов «Чанъэ-5» на пик Рюмкера в Океане Бурь, любопытное плато, испещренное довольно молодыми вулканическими куполами, которое рассматривалось в качестве возможного места посадки «Аполлона».

Индийский спускаемый аппарат и луноход «Викрам» в составе миссии «Чандраян-2» тоже должен приземлиться на видимой стороне, в кратере Манцини. Находясь всего примерно в 600 км от Южного полюса, аппарат с помощью георадара будет искать скрывающийся под поверхностью лед. Спускаемый аппарат «Берешит», сконструированный израильской компанией SpaceIL, отправится в кратер Берцелиус в северной части видимой стороны Луны, между Морем Ясности и Морем Кризисов. Место его посадки кажется интересным, потому что лунная кора в этой области имеет слабое магнитное поле. Эти небольшие остаточные магнитные поля пока представляют загадку для ученых: есть надежда, что «Берешит», название которого значит «в начале», сделает первый шаг к ее разрешению.

Список возможных мест посадки «Берешита» сильно ограничен, что неудивительно для столь скромной миссии. В ином случае он мог бы отправиться к одной из особенно любопытных магнитных аномалий, связываемых с «лунными завихрениями» — бледными извилистыми пятнами на темном реголите[67]. Считается, что между пятнами и магнитными полями точно есть какая-то связь — в отсутствие магнитных полей пятен не наблюдается, — но природа этой связи пока не установлена. Возможно, магнитные поля частично защищают поверхность от солнечного ветра, тем самым замедляя эрозию реголита. Возможно, завихрения формируются в результате взаимодействия между магнитными полями и заряженной ультрафиолетовым излучением пылью. Возможно, завихрения представляют собой метеоритные дожди наоборот.

В земном небе метеоритные дожди случаются, когда крошечные частицы кометной пыли на высокой скорости входят в атмосферу. Возможно, лунные завихрения формируются, когда движущаяся атмосфера на такой же скорости сталкивается с крошечными частицами осадочной лунной пыли. Когда ядро кометы проходит очень близко к поверхности Луны, тонкая атмосфера кометы, называемая комой, может сжигать мельчайшие частицы реголита.

Чтобы разобраться, что происходит на самом деле, нужно найти способ подобраться к завихрениям как можно ближе. Простой посадки будет недостаточно: важна структура магнитных полей, а различить эту структуру можно, только двигаясь в магнитных полях — чем ближе к поверхности, тем лучше. В связи с этим в Центре космических полетов Годдарда для NASA готовится миссия с чудесным названием BOLAS (Bi-sat Observations of the Lunar Atmosphere above Swirls, «наблюдения за лунной атмосферой над завихрениями с использованием двух спутников»). Она входит в число множества разрабатываемых сегодня лунных миссий, предполагающих использование сверхмалых космических кораблей, называемых кубсатами.

Два почти идентичных спутника, Bolas-L и Bolas-H, запускаются сцепленными друг с другом и выводятся на «замороженную» окололунную орбиту эллиптической формы, которая время от времени будет опускать их на высоту, не превышающую 15 км. На орбите спутники расходятся, но остаются связанными очень легким тросом и выстраиваются радиально по отношению к Луне: Bolas-L внизу, а Bolas-H наверху. Когда трос разматывается, Bolas-L опускается, а Bolas-H поднимается.

Это значит, что ни один из спутников не движется на орбитальной скорости, соответствующей высоте. Bolas-L движется слишком медленно, стремясь упасть на Луну. Bolas-H движется слишком быстро, стремясь улететь в космос. Однако благодаря тросу действующая на Bolas-H центробежная сила тянет Bolas-L наверх, в то время как падающий Bolas-L тянет Bolas-H вниз. Благодаря натяжению троса, расходясь все дальше, они остаются ровно друг под другом. Они напоминают два приливных горба земных океанов: хотя один Луна притягивает сильнее, а другой слабее, они всегда располагаются на одной линии.

Когда трос размотается до конца, расстояние между спутниками составит 25 км — и Bolas-L в ближайшей точке окажется всего в двух с половиной километрах над поверхностью Луны. Это гораздо ниже любой стабильной орбиты, но с точки зрения силы притяжения трос фиксирует Bolas-L и Bolas-H на изначальной «замороженной» орбите, поскольку их центр масс остается в средней точке троса.

Скользя над поверхностью, спутники миссии BOLAS могут анализировать, на какой скорости водород из солнечного ветра попадает в реголит и сколько молекул воды он формирует, оказываясь в породе. В 2020 году компания Moon Express намеревается изучить те же самые процессы, посадив первый из проектируемой серии аппаратов Lunar Scout в области борозд Боде неподалеку от долины Тавр-Литтров, где садился «Челленджер», лунный модуль «Аполлона-17». Проводя работы в долине Тавр-Литтров, Харрисон Шмитт обнаружил в реголите «пирокластические» залежи — образования, формируемые, когда извергаемая лава выплескивается высоко над поверхностью наподобие огненного фонтана, что дает ей время застыть и упасть обратно на поверхность стеклянными каплями. Борозды Боде, похоже, тоже богаты пирокластическими образованиями, но для них характерен другой химический состав и гораздо большая степень эрозии. Ярко-оранжевые залежи из долины Тавр-Литтров, сохранившиеся под потоком лавы, обнажились после недавнего столкновения.