Como medir a lua

1960, o auge da corrida lunar. Ainda é completamente incompreensível se nós ou os americanos somos os primeiros a pousar na lua.

Além disso, não está muito claro no que o navio lunar pousará - em uma superfície dura ou em uma lama de poeira. De fato, existem duas teorias sobre a superfície da Lua: a “poeira”, segundo a qual a Lua é coberta com uma camada de muitos metros de poeira, e a “escória de meteoro”, segundo a qual a poeira tem apenas alguns milímetros de espessura, está em uma base sólida.

Para conhecer as propriedades da superfície, você precisa fazer uma pausa. E para se deitar, você precisa conhecer as propriedades da superfície.

Para resolver o problema na URSS, as observações são iniciadas usando o método "lua artificial". Em diferentes regiões da União Soviética, mastros são colocados nos quais discos com um diâmetro de vários metros, luas artificiais, são levantados e abaixados.



O disco estava localizado na montanha, o radiotelescópio - embaixo da montanha.

Início dos anos 1960 (estação de radioastronomia Zimenki, perto de Gorky):



Hoje (Crimeia, não muito longe de Sudak):



O disco tinha as mesmas dimensões angulares da Lua e está na mesma altura acima do horizonte. A superfície do disco era um corpo absolutamente negro para as ondas de rádio:



usando um radiotelescópio, uma equipe liderada pelo professor Vsevolod Sergeyevich Troitsky mediu a intensidade da radiação infravermelha e de rádio do disco. O comprimento de onda variou de 0,87 mm a 70 cm.





Em seguida, o disco foi abaixado, a emissão de rádio do céu e da Lua real foi medida em comparação com o padrão (radiação do disco, cuja temperatura é precisamente conhecida) e, assim, foi determinada a temperatura do satélite da Terra.



Nós medimos a temperatura antes. O avanço do método foi que a precisão da medição melhorou acentuadamente: de 20% para 1-2%. E com isso já era possível tirar conclusões de longo alcance:
1) A densidade da substância na camada superior da substância da Lua é próxima de 0,9-1,2 g / cc. A camada inteira está em um estado altamente poroso (50-70%) na forma de um material espumoso congelado com condutividade térmica na faixa de (3-5) * 10 ^-3 W / (m * K).
2) O ângulo de perda dielétrica da matéria lunar no microondas é aproximadamente igual à perda de bons dielétricos usados ​​na tecnologia.
3) A rocha na superfície contém em média 57% de óxido de silício (quartzo), 16,5% de alumina (corindo), 7,5% de óxido de ferro.

Como se pode determinar todas essas características de emissão de rádio?
A sequência, aparentemente, foi a seguinte:
a) Utilizando o radar, determinamos o coeficiente de reflexão das ondas de rádio da superfície da lua (2-4%). Sabendo que o coeficiente depende principalmente da densidade do material e tendo estudado coeficientes semelhantes para rochas terrestres (10%), chegamos à conclusão de que as rochas lunares são 2-5 vezes mais leves que as terrestres.
b) Usando um radiotelescópio, estudamos a radiação adequada da Lua em diferentes comprimentos de onda e obtivemos a temperatura do solo em diferentes profundidades (a potência de emissão de rádio é proporcional à temperatura; quanto mais longa a onda, maior a profundidade da qual ela vem).
c) Seguindo a dinâmica das mudanças de temperatura em profundidade durante os eclipses lunares, concluímos sobre o valor da condutividade térmica do solo: ele se mostrou extremamente pequeno e não mudou para uma profundidade de vários metros. Então, primeiro, essa camada é homogênea. E segundo, não é poeira (a poeira se compacta sob a influência da gravidade, e o coeficiente de condutividade térmica aumentaria com a profundidade). Portanto, o material é relativamente durável, mantendo a estrutura.
d) Estudamos a dependência da espessura da camada irradiada no comprimento de onda e a comparamos com parâmetros semelhantes de rochas terrestres. Chegamos à conclusão de que não há impurezas de ferro (meteoro) fragmentado na Lua, porque isso violaria a linearidade da dependência. E foi estabelecido que os mais próximos em composição ao "Lunita" são granito terrestre, gabro, diorito e tufos vulcânicos. Mas, aparentemente, com uma estrutura diferente (porosa) explicando a baixa condutividade térmica.

Aqui V.S. Troitsky e seus colegas contam (Troitsky aparece às 16:07):



Para avaliar a precisão das conclusões de Troitsky, citarei trechos de estudos laboratoriais de regolitos, realizados após a coleta de amostras na Lua e a entrega à Terra:
1) Peso a granel 1,0-2,0 g / cc. Uma friabilidade muito grande é característica: porosidade na região de 50%. A condutividade térmica é (8-13) * 10 ^-3 W / (m * K).
2) Regolite é um bom dielétrico, sua constante dielétrica é 3,36.
3) A composição química varia muito, dependendo do local da amostragem: sílica 47-76%, alumina 12-19%, óxido de ferro 2-12%.

Em fevereiro de 1966, a estação Luna-9, de 100 kg, fez o primeiro pouso suave em outro corpo celeste.
As fotografias mostraram que no local da aterrissagem não havia uma cobertura espessa e solta empoeirada na qual o navio lunar pudesse afundar, que a camada superficial tivesse uma capacidade de sustentação suficientemente alta e que o principal perigo ao pousar o aparelho, aparentemente, não seria uma camada de poeira, mas terreno irregular.

Na verdade, Troitsky:



A mesma pessoa em cuja opinião S.P. se baseava Korolev, quando escreveu seu famoso
"desembarque de um navio lunar, deve-se contar com solo bastante sólido, como a pedra-pomes".

1. Avanços nas ciências físicas, 1963
2. Troitsky VS, "Vigilância radioelétrica de planetas e satélites", 1983
3. Fotos do estado atual da instalação a partir daqui .

Source: https://habr.com/ru/post/pt391505/