La lune après Apollon: qui vole et comment elle étudie

La Terre et la Lune ont une relation très difficile. Après une communication active et étroite dans les années 60 et 70, après l'atterrissage des astronautes et des rovers lunaires, après avoir livré et étudié le sol, l'astronautique mondiale a presque oublié le satellite de la Terre, concentrant l'activité dans d'autres directions. Cela a même provoqué le mythe selon lequel quelqu'un ou quelque chose interdisait aux gens d'étudier la lune. Cependant, la recherche est en cours et assez active, et nous en parlerons aujourd'hui.

Après le démarrage du module de retour du Luna-24 AMC et la livraison de la dernière pincée de régolithe entre la Terre et la Lune, seul le vide est resté. Seulement 14 ans plus tard, l'astronautique a commencé à retourner sur la lune. La vérité sur les voyages avec équipage a jusqu'à présent été oubliée - une corrélation trop peu rentable entre les coûts et les avantages scientifiques et pratiques du vol. Par conséquent, maintenant les satellites volent principalement, un Moonwalker vole et d'autres véhicules d'atterrissage sont en préparation.

Dans les années 90. les premiers à revenir sur la lune furent les Japonais, équipés de la mission Hiten.



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1994- Clementine.



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Il y avait aussi un altimètre laser pour créer une carte en trois dimensions du terrain lunaire. Sur la base des données de Clementine, il a été possible de créer l'application Google Moon, qui a ensuite été complétée par des images des modules orbitaux Apollo, et la Kaguya automatique japonaise.

Les images des caméras haute résolution de Clementine n'étaient pas de très haute résolution - de 7 à 20 mètres, car le satellite a volé à une altitude d'environ 400 km - vous ne verrez pas grand-chose à une telle distance.


Image en couleurs étendues, vous permettant de voir les différences dans les roches géologiques .

Mais grâce à Clémentine, les scientifiques ont reçu les premières preuves indirectes de la présence d'une forte concentration d'eau aux pôles de la lune.

Après, en 1998, a volé Lunar Prospector, également de la NASA.



Il n'était pas équipé de caméras du tout, et il était organisé de manière plutôt primitive, mais il a pu effectuer la première cartographie géologique de la lune à l'aide d'un capteur de neutrons et d'un spectromètre à rayons gamma. Le satellite a pu déterminer qu'aux pôles de la lune, l'eau peut atteindre une concentration de 10% dans le sol.



L'utilisation d'un spectromètre gamma (plus sur la façon dont les planètes sont étudiées par rayonnement ) a permis de déterminer la distribution de surface du silicium, du fer, du titane, de l'aluminium, du phosphore et du potassium. Des mesures plus précises du champ gravitationnel ont été effectuées, de nouvelles inhomogénéités - des maçons ont été révélées.



Dans les années 2000, de nouveaux membres ont commencé à rejoindre le club lunaire. En 2003, l'Agence spatiale européenne a lancé la mission expérimentale Smart-1. Les tâches du vol étaient également principalement technologiques - l'Europe a appris à utiliser un moteur à plasma pour les vols dans l'espace lointain. Mais en plus de cela, il y avait des caméras embarquées: pour la prise de vue dans les domaines visible et infrarouge.



La caméra du Smart -1 était petite et son orbite était élevée: de 400 à 3 000 km, les cadres étaient donc principalement grand angle et basse résolution. Les images les plus détaillées n'étaient que de 50 m par pixel, et la carte globale a été construite uniquement à partir d'images à 250 m par pixel. Bien qu'au début de la mission, les objectifs étaient fixés pour considérer Apollo et Lunokhod, mais cela n'a pas fonctionné - ils ont besoin d'une résolution inférieure à un mètre. Mais considérépics de lumière éternelle aux pôles.



Smart-1 a essayé la communication laser avec la Terre lorsqu'elle a volé vers la Lune. Ils n'avaient pas l'intention de transmettre des données sur le faisceau, ils ont seulement essayé de tirer sur l'observatoire de l'île de Tenerife avec un télescope d'un mètre. Le but était d'étudier l'effet de l'atmosphère terrestre sur le faisceau. La tentative a réussi - ils ont touché le télescope, mais n'ont pas commencé à développer la technologie - la radio semblait plus fiable.

Ici, nous devons nous distraire et répondre à la question, que beaucoup ont probablement déjà posée: pourquoi ne pouvez-vous pas descendre plus bas pour que les images de surface soient meilleures? Il parait qu'il n'y a pas d'ambiance, volez au moins 10 mètres! Mais la lune n'est pas si simple. Et il y a une sorte d'atmosphère avec de la poussière là-bas, mais elle peut être négligée, et les masques ne peuvent pas être négligés. Un maskon est une augmentation locale du champ gravitationnel.

Le champ gravitationnel de la lune est hétérogène .



Supposons que nous volons à une altitude de 10 km au-dessus d'une plaine homogène. La force de gravité agissant sur l'appareil a une valeur constante. Nous le compensons en accélérant le système de propulsion, en gagnant la première vitesse cosmique, et nous pouvons voler à cette altitude sans fin si rien ne nous empêche. Mais si nous volons non pas autour d'une boule de billard géante, mais autour, par exemple, de la lune, la plaine finira rapidement. Et nous rencontrerons, par exemple, une chaîne de montagnes de 5 km de haut. Qu'arrivera-t-il au champ gravitationnel? C'est vrai: l'attraction de l'appareil va augmenter. Une sorte de nid de poule gravitationnel sur l'orbite du satellite. Et plus le satellite est pressé à la surface, plus les "bosses" commencent à l'affecter.



La lune est encore plus compliquée. Il était une fois d'énormes astéroïdes qui sont tombés dessus, qui ont percé la croûte et ont provoqué la montée d'une roche mantellique plus dense à la surface du jour. Et la surface du jour est composée de roches volcaniques plus lâches. En conséquence, nous obtenons une plaine relativement lisse, avec un champ gravitationnel hétérogène. La matière du manteau est plus dense et massive, c'est-à-dire attire plus et on obtient l'équivalent d'une "montagne" gravitationnelle. En fait, cela s'appelle un maskon - un concentrateur de masse.

En 2007, le japonais Kaguya est allé sur la lune. Ayant appris à voler vers le satellite naturel de la Terre, les Japonais ont décidé de l'étudier avec diligence. La masse de l'appareil a atteint près de 3 tonnes - le projet a été appelé "le plus grand programme lunaire ambitieux après Apollo".



À bord ont été installés deux spectromètres infrarouge, rayons X et gamma pour étudier la géologie. Le sondeur radar lunaire aurait dû regarder plus profondément dans les entrailles.



Kaguya était accompagné de deux petits satellites relais Okina et Ouna, pesant chacun 53 kg. Grâce à eux, il a été possible d'étudier les inhomogénéités du champ gravitationnel au verso - pour compiler une carte plus détaillée des maçons. Kaguya a d'abord volé à une altitude de 100 km, puis a chuté à 50 km, a tourné de magnifiques photos de paysages lunaires et un magnifique coucher de soleil sur la Terre, mais n'a pas pu voir Apollo ou Lunokhods - la résolution de la caméra n'était pas suffisante.



Au cours des deux années de fonctionnement de Kaguya, l'appareil a pu obtenir un riche ensemble de données de leurs appareils, ceux qui le souhaitent peuvent voir des photos et des vidéos de l'orbite lunaire. Ouvert à tous etArchives d'informations scientifiques - je ne veux pas les prendre.

Après Kaguya, les nouveaux venus sont allés sur la lune: les Indiens et les Chinois. Ils déroulent maintenant toute une course lunaire, en mode sans pilote.

En 2008, la première mission automatique dans l'espace lointain de l'Inde, Chandrayaan-1, a été lancée sur la lune.



L'appareil transportait plusieurs instruments indiens et étrangers, parmi lesquels des spectromètres infrarouges et à rayons X. Une caméra stéréo a été installée à bord, qui a filmé la surface avec des détails jusqu'à 5 mètres.



Une étude intéressante a été menée par un appareil américain - un petit radaravec grille d'ouverture synthétisée. Les scientifiques ont voulu découvrir les réserves de glace aux pôles lunaires. Après plusieurs mois de travaux, les poteaux ont été inspectés correctement et les premiers rapports étaient très optimistes.

Le radar a déterminé la diffusion des ondes radio sur divers éléments du relief. Un coefficient de diffusion accru pourrait se produire sur les éléments rocheux fragmentés, comme cela a été écrit dans les rapports de rugosité - rugosités. Un effet similaire pourrait provoquer des dépôts de glace. L'analyse des régions circumpolaires a révélé deux types de cratères qui ont montré un haut degré de dispersion. Le premier type est constitué de jeunes cratères, ils ont diffusé le faisceau radio non seulement au fond, mais aussi autour d'eux, c'est-à-dire sur le rocher qui a été jeté lors de la chute de l'astéroïde. Un autre type de cratère est «anormal», des signaux diffusés uniquement au fond. De plus, il a été noté que la plupart de ces cratères anormaux sont dans l'ombre profonde, où les rayons du soleil ne tombent jamais. Au fond de l'un de ces cratères, la température a été enregistrée, probablement la plus basse de la Lune, 25 Kelvin. Les scientifiques de la NASA ont concluce que le radar voit sur les pentes des dépôts de glace «cratères anormaux».



Les estimations des dépôts de glace selon les données radar de Chandrayaan-1 ont approximativement confirmé les estimations du détecteur de neutrons Lunar Prospector - 600 millions de tonnes.

Plus tard, les scientifiques chinois ont mené leur étude indépendante sur la base des données de Chandrayaan-1 et LRO et ont conclu que les cratères "normaux" et "anormaux" sur la Lune ne diffèrent pas du coefficient de diffusion aux pôles ou à l'équateur où la glace n'est pas attendue. Ils ont rappelé qu'une étude de la Terre avec le radiotélescope Arecibo n'a détecté aucun dépôt de glace. Alors que les réserves lunaires d'eau sont toujours un secret et attendent toujours leur découvreur.

Chandrayaan-1 portait un autre appareil intéressant - Moon Mineralogy Mapper - un hyperspectromètre infrarouge pour la cartographie géologique de la lune en haute résolution. Il a également donné des résultats contradictoires. Premièrement, il a une fois de plus confirmé la teneur accrue en eau ou en minéraux contenant de l'hydrogène dans les régions circumpolaires. Deuxièmement, il a trouvé des signes d'eau et d'hydroxyle dans des endroits où le Lunar Prospector n'a montré aucun signe d'augmentation de la teneur en hydrogène.



Le problème avec le Moon Mineralogy Mapper est qu'il a analysé littéralement les premiers millimètres de sol, et l'eau qu'il a trouvée peut être le résultat de l'influence du vent solaire sur le régolithe lunaire, et ne pas indiquer de riches dépôts dans les intestins.



Malheureusement, la mission Chandrayaan-1 s'est arrêtée plus tôt que prévu en raison d'un dysfonctionnement technique de l'appareil - cela n'a pas fonctionné pendant un an. L'Inde se prépare maintenant à effectuer une mission de débarquement et à atterrir un mini-rover lunaire.

La plus éloignée de tous les "nouveaux venus" dans l'étude de la lune, la Chine a avancé. Sur son compte, deux satellites, un rover lunaire et un survol technologique de la lune avec le retour de la capsule - alors ils se préparent pour la livraison du sol lunaire, et à l'avenir pour un vol habité. Nous parlerons de leurs réalisations et de leurs plans, ainsi que du programme lunaire américain du 21e siècle.

Source: https://habr.com/ru/post/fr382985/