A lua depois de Apolo: quem voa e como estuda

A Terra e a Lua têm um relacionamento muito difícil. Após uma comunicação ativa e estreita nas décadas de 60 e 70, depois que os astronautas pousaram e rovers lunares, depois de entregar e estudar o solo, a astronáutica mundial quase se esqueceu do satélite da Terra, concentrando a atividade em outras direções. Isso até causou o mito de que alguém ou algo proibia as pessoas de estudar a lua. No entanto, a pesquisa está em andamento e é bastante ativa, e falaremos sobre isso hoje.

Após o início do módulo de retorno do Luna-24 AMC e a entrega da última pitada de regolito entre a Terra e a Lua, apenas o vácuo permaneceu. Apenas 14 anos depois, a astronáutica começou a retornar à lua. Até agora, a verdade sobre viagens tripuladas foi esquecida - correlação não lucrativa entre custos e benefícios científicos e práticos do voo. Portanto, agora principalmente os satélites voam, um moonwalker voa e outros veículos de pouso estão sendo preparados.

Nos anos 90. os primeiros a retornar à lua foram os japoneses, equipados com a missão Hiten.



O satélite, na maioria das vezes, destinava-se apenas a testar a tecnologia de voos, manobras gravitacionais, resistência aerodinâmica na atmosfera da Terra, ou seja, aprendeu a voar entre a Terra e a Lua. A bordo, ele tinha um microssatélite, que eles queriam lançar em órbita lunar, mas o dispositivo não ligou.

Em 1994, o aparato de pesquisa americano Clementine foi para a lua.



Também foi usado para testar e estudar o efeito do espaço profundo na eletrônica, mas vários instrumentos foram adicionados a isso: espectrômetros ultravioleta e infravermelho e uma câmera de alta resolução com seis filtros de cores no volante (mais sobre como os planetas são estudados usando óptica ). Graças a eles, foi possível iniciar o mapeamento geológico da lua.



Havia também um altímetro a laser para criar um mapa tridimensional do terreno lunar. Com base nos dados da Clementine, foi possível criar o aplicativo Google Moon, que foi complementado com imagens dos módulos orbitais Apollo e o Kaguya automático japonês.

As imagens de câmera de alta resolução Clementine não eram de alta resolução - de 7 a 20 metros, porque o satélite voou a uma altitude de cerca de 400 km - você não verá muito a essa distância.


Imagem em cores expandidas, permitindo ver as diferenças nas rochas geológicas .

Mas, graças a Clementine, os cientistas receberam a primeira evidência indireta da presença de alta concentração de água nos pólos da lua.

Em 1998, voou o Lunar Prospector, também da NASA.



Não estava totalmente equipado com câmeras e foi organizado de maneira bastante primitiva, mas ele foi capaz de realizar o primeiro mapeamento geológico da lua usando um sensor de nêutrons e um espectrômetro de raios gama. O satélite foi capaz de determinar que, nos pólos da lua, a água pode atingir uma concentração de 10% no solo.



O uso de um espectrômetro gama (mais sobre como os planetas são estudados usando radiação ) tornou possível determinar a distribuição da superfície de silício, ferro, titânio, alumínio, fósforo e potássio. Medidas mais precisas do campo gravitacional foram realizadas, novas inomogeneidades - pedreiros foram revelados.



Nos anos 2000, novos membros começaram a ingressar no clube lunar. Em 2003, a Agência Espacial Europeia lançou a missão experimental Smart-1. As tarefas do voo também eram principalmente tecnológicas - a Europa aprendeu a usar um motor a plasma para voos no espaço profundo. Além disso, havia câmeras de bordo: para fotografar nas faixas visível e infravermelha.



A câmera do Smart -1 era pequena e sua órbita era alta: de 400 a 3.000 km, então os quadros eram na maior parte grande angular e baixa resolução. Os quadros mais detalhados eram de apenas 50 m por pixel, e o mapa global foi construído apenas a partir de quadros a 250 m por pixel. Embora no início da missão, as metas foram definidas para considerar Apollo e Lunokhod, mas não deu certo - elas precisam de uma resolução de menos de um metro. Mas consideradopicos de luz eterna nos pólos.



O Smart-1 tentou comunicação a laser com a Terra quando voou para a lua. Eles não pretendiam transmitir dados pelo feixe, apenas tentaram atirar no observatório na ilha de Tenerife com um telescópio de um metro. O objetivo era estudar o efeito da atmosfera da Terra no feixe. A tentativa foi bem-sucedida - eles atingiram o telescópio, mas não começaram a desenvolver a tecnologia - o rádio parecia mais confiável.

Aqui precisamos nos distrair e responder à pergunta, que muitos provavelmente já levantaram: por que você não pode descer mais para melhorar as imagens da superfície? Parece que não há atmosfera, voe pelo menos 10 metros! Mas a lua não é tão simples. E existe algum tipo de atmosfera com poeira lá, mas pode ser negligenciada, e os masons não podem ser negligenciados. Um maskon é um aumento local no campo gravitacional.

O campo gravitacional da lua é heterogêneo .



Suponha que voemos a uma altitude de 10 km acima de uma planície homogênea. A força da gravidade que atua no aparelho tem um valor constante. Nós compensamos isso acelerando o sistema de propulsão, ganhando a primeira velocidade cósmica, e podemos voar a essa altitude sem parar se nada nos impedir. Mas se não voarmos em torno de uma bola de bilhar gigante, mas em torno da lua, por exemplo, a planície terminará rapidamente. E encontraremos, por exemplo, uma cordilheira com 5 km de altura. O que acontecerá com o campo gravitacional? É isso mesmo: a atração do aparelho aumentará. Uma espécie de buraco gravitacional na órbita do satélite. E quanto mais baixo o satélite é pressionado contra a superfície, menores os "inchaços" começam a afetá-lo.



A lua é ainda mais complicada. Era uma vez enormes asteróides que caíam sobre ele, o que perfurava a crosta e causava o surgimento de uma rocha de manto mais densa na superfície do dia. E a superfície do dia é composta por mais rochas vulcânicas soltas. Como resultado, obtemos uma planície relativamente suave, com um campo gravitacional heterogêneo. A matéria do manto é mais densa e maciça, ou seja, atrai mais e o equivalente a uma "montanha" gravitacional é obtido. Na verdade, isso é chamado de maskon - um concentrador de massa.

Em 2007, o Kaguya japonês foi para a lua. Tendo aprendido a voar para o satélite natural da Terra, os japoneses decidiram estudá-lo diligentemente. A massa do aparato atingiu quase 3 toneladas - o projeto foi chamado de "o maior programa lunar ambicioso depois da Apollo".



A bordo foram instalados dois espectrômetros de infravermelho, raios-x e raios gama para o estudo da geologia. O sonar de radar lunar deveria ter examinado mais profundamente as entranhas.



Kaguya estava acompanhado por dois pequenos satélites de retransmissão Okina e Ouna, cada um pesando 53 kg. Graças a eles, foi possível investigar as inomogeneidades do campo gravitacional no verso - para compilar um mapa mais detalhado dos pedreiros. Kaguya voou pela primeira vez a uma altitude de 100 km, depois caiu para 50 km, fotografou lindas paisagens lunares e um belo pôr do sol na Terra, mas não conseguiu ver Apollo ou Lunokhods - a resolução da câmera não era suficiente.



Por dois anos de operação, Kaguya, o dispositivo conseguiu obter um rico conjunto de dados de seus dispositivos, aqueles que desejam podem ver fotos e vídeos da órbita lunar. Aberto a todos eArquivo de informações científicas - não quero levá-las.

Após Kaguya, os recém-chegados foram à lua: indianos e chineses. Agora eles estão desenvolvendo uma corrida lunar inteira, em modo não tripulado.

Em 2008, a primeira missão automática do espaço profundo da Índia, Chandrayaan-1, foi lançada na lua.



O aparelho carregava vários instrumentos indianos e estrangeiros, entre os quais espectrômetros de infravermelho e raios-X. Uma câmera estéreo foi instalada a bordo, que disparou na superfície com detalhes de até 5 metros.



Um estudo interessante foi realizado por um dispositivo americano - um pequeno radarcom grade de abertura sintetizada. Os cientistas queriam descobrir as reservas de gelo nos pólos lunares. Após vários meses de trabalho, os polos foram inspecionados adequadamente e os primeiros relatórios foram muito otimistas.

O radar determinou a dispersão das ondas de rádio em vários elementos do relevo. Um coeficiente de espalhamento aumentado pode ocorrer em elementos de rocha fragmentada, como foi escrito em relatórios de rugosidade - rugosidade. Um efeito semelhante pode causar depósitos de gelo. A análise das regiões circumpolares revelou dois tipos de crateras que mostraram um alto grau de dispersão. O primeiro tipo são crateras jovens, elas espalharam o feixe de rádio não apenas na parte inferior, mas também ao redor delas, ou seja, na rocha que foi jogada fora durante a queda do asteróide. Outro tipo de cratera é "anormal", sinais espalhados apenas na parte inferior. Além disso, observou-se que a maioria dessas crateras anormais está na sombra profunda, onde os raios do sol nunca caem. No fundo de uma dessas crateras, a temperatura foi registrada, provavelmente a mais baixa da Lua, 25 Kelvin. Cientistas da NASA concluíramo que o radar vê nas encostas das “crateras anormais” deposita gelo.



As estimativas de depósitos de gelo de acordo com os dados do radar Chandrayaan-1 confirmaram aproximadamente as estimativas do detector de nêutrons Lunar Prospector - 600 milhões de toneladas.

Mais tarde, os cientistas chineses conduziram seu estudo independente com base nos dados de Chandrayaan-1 e LRO e concluíram que as crateras "normais" e "anormais" na Lua não são diferentes no coeficiente de dispersão nos pólos ou no equador onde o gelo não é esperado. Eles lembraram que um estudo da Terra com o radiotelescópio de Arecibo não detectou nenhum depósito de gelo. Para que as reservas lunares de água ainda sejam um segredo e ainda estejam esperando seu descobridor.

Chandrayaan-1 carregava outro dispositivo interessante - Moon Mineralogy Mapper - um hiperespectrômetro infravermelho para mapeamento geológico da lua em alta resolução. Ele também deu resultados conflitantes. Em primeiro lugar, confirmou mais uma vez o aumento do teor de água ou minerais contendo hidrogênio nas regiões circumpolares. Em segundo lugar, ele encontrou sinais de água e hidroxila em locais onde o Prospector Lunar não mostrava sinais de aumento do teor de hidrogênio.



O problema com o Mapeador de Mineralogia da Lua é que ele analisou literalmente os milímetros superiores do solo, e a água que encontrou pode ser o resultado da influência do vento solar no regolito lunar e não indicar depósitos ricos no intestino.



Infelizmente, a missão Chandrayaan-1 parou mais cedo do que o planejado devido a um mau funcionamento técnico no dispositivo - não funcionou por um ano. Agora, a Índia está se preparando para realizar uma missão de pouso e pousar um veículo espacial mini-lunar.

Mais distante de todos os "recém-chegados" no estudo da lua, a China avançou. Por sua conta, dois satélites, um veículo espacial lunar e um vôo tecnológico da lua com o retorno da cápsula - para que se preparem para a entrega de solo lunar e, no futuro, para um voo tripulado. Falaremos sobre suas realizações e planos, bem como sobre o programa lunar americano do século XXI.

Source: https://habr.com/ru/post/pt382985/