Длительные наблюдения за этими спутниками позволили уточнить гравитационное и магнитное поля Луны, исследовать асимметрию ее Северного и Южного полушарий, а также ряд других важных для баллистических расчетов факторов. Станции «Луна-19» и «Луна-22» передали на Землю многочисленные изображения лунной поверхности, измерили пространственную плотность метеорных частиц в окрестностях Луны» а также корпускулярных потоков солнечного и галактического космических излучений.
Все это позволило приступить к систематическому изучению больших площадей поверхности Луны с помощью подвижных автоматических средств. Таким образом начался шестой этап космических исследований Луны.
Советская автоматическая станция «Луна-17», запущенная 10 ноября, доставила 17 ноября 1970 года на Луну, в Море Дождей, первое в мире подвижное автоматическое устройство — луноход.
«Луноход-1» активно функционировал 301 земные сутки. За это время он прошел по лунной поверхности более 10 километров, обследовав обширный район пустынной равнины Моря Дождей. На Землю было передано более 20 тысяч снимков поверхности и более 200 панорам. Всего было сфотографировано около 500 тысяч квадратных метров лунной поверхности, причем из них 80 тысяч квадратных метров было обследовано детально, так что советские ученые смогли составить подробную карту этого участка. Луноход также передал на Землю информацию о составе поверхности Луны, структуре лунного грунта, его механических, физических и химических свойствах, несущей способности и т. д. Большой интерес представляли данные по рентгеновскому излучению различных небесных тел, видимых с Луны, и исследования космических лучей.
В январе 1973 года в восточной части Моря Ясности, в кратере Лемонье, началось путешествие «Лунохода-2». Это подвижное автоматическое устройство, доставленное туда советской автоматической станцией «Луна-21», которая стартовала 8 января 1973 года, в течение четырех месяцев исследовало переходную зону от лунного моря к лунному материку. Помимо этого, в условиях сложного рельефа «Луноход-2» проводил исследования по трассе движения протяженностью 37 километров, в частности оценку геолого-морфологических особенностей местности на основе съемки лунного ландшафта.
Многомесячный опыт эксплуатации двух советских самоходных аппаратов, которые в сумме прошли около 50 километров, передали на Землю более 100 тысяч снимков и 300 панорам, а также провели многократные исследования физико-механических и химических свойств лунного грунта, ярко продемонстрировали эффективность луноходов в качестве средства изучения природы спутника нашей планеты.
Трудно переоценить научное значение первых в мире передвижных лунных лабораторий, оснащенных самой передовой для того времени аппаратурой. В будущем, когда человечество приступит к непосредственному освоению и заселению Луны, луноходы совершенно новых конструкций найдут широкое применение при строительстве лунных баз, поселений и городов.
Исключительно важную роль в мировой космонавтике сыграл седьмой этап в исследовании Луны, когда, кроме автоматических станций, на нее стали посылать и пилотируемые корабли.
Американская космическая программа «Аполлон», осуществлявшаяся с декабря 1968 года по декабрь 1972 года, предусматривала проведение специальных лунных экспедиций, то есть серию запусков пилотируемых космических кораблей с постепенным усложнением поставленных перед ними задач.
Лунным экспедициям предшествовали полеты космических кораблей «Аполлон-8» (экипаж: Ф. Борман, Дж. Ловелл и У. Андерс), запущенный 21 декабря 1968 года, и «Аполлон-10» (экипаж: Т. Стаффорд, Дж. Янги Ю. Сернан), запущенный 18 мая 1969 года. Оба корабля использовались для отработки полета к Луне, выхода на окололунную орбиту, где каждый из них совершил более десяти витков, после чего они возвратились на Землю.
Впервые люди высадились на Луне в июле 1969 года. Это были американцы. Космический корабль «Аполлон-11» (экипаж; Н. Армстронг, М. Коллинз и Э. Оддрин) стартовал с Земли 16 июля 1969 года. Луннная кабина «Аполлона-11» с астронавтами Армстронгом и Олдрином осуществила мягкую посадку на Луну, взлет и стыковку с основным блоком, которым управлял астронавт Коллинз.
Когда 21 июля 1969 года в 2 часа 56 минут 20 секунд по Гринвичу Нейл Армстронг ступил на поверхность Луны в районе Моря Спокойствия, он произнес фразу, ставшую такой же крылатой, как и гагаринское «Поехали!»: «Это небольшой шаг для человека, но огромный скачок для Человечества!»
Первая экспедиция людей на Луну, продолжавшаяся 21 час 36 минут 21 секунду и доставившая на Землю образцы лунного грунта, была подготовлена всем ходом исследования человечеством космоса и вошла в летопись XX века как одно из самых значительных его событий.
В конце 1960-х и начале 1970-х годов в Советском Союзе средства массовой информации очень скупо освещали полеты американских астронавтов на Луну. Так, например, трансляция высадки экипажа корабля «Аполлон-11» на лунную поверхность вообще не показывалась в СССР. Только в 1990-х годах у нас появилась возможность увидеть эти исторические кадры.
Правда, оказалось, что в зоне обзора двух лунных телекамер астронавты присутствовали всего лишь 25 первых «торжественных» минут из двух с половиной часов телепередачи, изображение которой было очень низкого качества. Астронавт возле лунной кабины был практически неразличим, растворившись в ее солнечных отблесках. А без технического комментария показываемой «картинки» понять, что происходит на телеэкране, было очень трудно даже опытному специалисту.
К большому сожалению, как говорится, «на самом интересном месте», в конце 1972 года программа «Аполлон» была неожиданно прервана. Возможно, американские лунные экспедиции пришлось прекратить по финансовым соображениям. Возможно, по каким-то другим причинам (об этом мы будем говорить ниже). Как бы там ни было, но оказалось, что американским астронавтам удалось из запланированных 12 осуществить только шесть высадок в разных районах видимой стороны Луны.
В дни празднования 30-летия первой высадки на Луну из 12 американских покорителей Селены в живых остались девять. Раньше всех из жизни ушел Дж. Ирвин (экипаж «Аполлона-15»), за ним — А. Шепард (экипаж «Аполлона-14») и Ч. Конрад (экипаж «Аполлона-12»). Все астронавты — и те, кто ушел в небытие, и те, кто здравствуют и поныне, — были фанатами «лунной программы». И никто из двенадцати не сколотил на ней огромного состояния. (Например, у Нила Армстронга имеется скромный дом в штате Огайо, а место посадки на Луне его жена ласково называет «нашей дачей»…) Луна позвала их всех к себе, но… все однажды закончилось. Опередив свое время на полвека или на больший срок, американская программа «Аполлон», как многим кажется, не изменила или очень мало изменила человеческое мировоззрение…
В общей сложности члены всех экспедиций пробыли на Луне примерно 300 часов, из них 80 часов составляет время выхода астронавтов из кабины на поверхность Луны. На доставленном на Луну специальном самородном аппарате астронавты преодолели около 30 километров. На Луне было установлено шесть комплектов научных приборов, доставлено на Землю более 390 килограмм лунных образцов, осуществлено неоднократное зондирование Луны различными способами и т. д.
В начале 1970-х годов на Луне побывали советские станции «Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24», осуществившие забор образцов твердой породы и доставку их на Землю. Станция «Луна-16», стартовавшая с Земли 12 сентября 1970 года, совершила мягкую посадку на Луну 20 сентября в Море Изобилия. Станция «Луна-20» ушла с Земли 14 февраля 1972 года и уже 21 февраля мягко опустилась на лунную поверхность в материковом районе с трудным для посадки рельефом возле кратера Аполлоний. Наконец, станция «Луна-24», запущенная 9 августа 1976 года, прилунилась 18 августа в юго-восточной части Моря Кризисов.
Места посадок станций «Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24» были выбраны так, чтобы доставленная на Землю серия образцов лунного грунта могла дать представление о характерном для Луны регионе, включавшем в себя морской, материковый и переходной участки. Лунный грунт, добытый с различных глубин и доставленный советскими автоматическими станциями, изучался в ведущих лабораториях многих стран мира и сопоставлялся с материалами исследований американских лунных экспедиций по программе «Аполлон».
Активный этап космических исследований Луны, ставшей к середине 1960-х годов ареной нешуточной «космической гонки» СССР и США, к большому сожалению, закончился в середине 1970-х годов. К этому времени были практически свернуты все программы освоения Луны: человечество доступными на тот момент космическими средствами выяснило о нашем естественном спутнике практически все, что было возможно.
В последующие годы интерес к Луне постепенно снизился, поскольку центр тяжести космических исследований сместился в сторону ближних и дальних планет Солнечной системы. В изучении Луны наступила длительная пауза: почти за целых 20 лет к ней не было послано ни одного космического аппарата.
В 1995 году США запустили космический аппарат «Клементина», который впервые выполнил полную съемку Луны, Включая и обе полярные области. При этом в районе Южного полюса Луны была обнаружена поверхностная депрессия, дна которой никогда не достигают солнечные лучи, а температура в ней не поднимается выше минус 230 градусов Цельсия.
В этой депрессии оказался обычный водяной лед, который образовал «озеро» площадью 95 квадратных километров и глубиной до 15 метров. Если это открытие подтвердится, задача организации на Луне в будущем постоянной базы значительно упростится: отпадет необходимость снабжения водой и станет возможным производство там кислорода и водорода, используемых для запусков космических кораблей.
В этой же депрессии вполне могли «вымораживаться» и летучие вещества, выделяющиеся как из недр Луны, так и из падающих на нее комет и метеоритов. Космический аппарат «Клементина» обнаружил и другие новые структуры лунной поверхности, а также определил мощность лунной коры.
Второй американский космический аппарат Лунар «Проспектор» был запущен 6 января и выведен 11 января 1998 года на орбиту спутника Луны, где он находится и по настоящее время. Целью запуска этого спутника было проведение глобальной съемки лунной поверхности для определения ее элементного состава, изучения гравитационного и магнитного полей и внутреннего строения Луны, подтверждения наличия водяного льда и летучих веществ.
В связи с тем, что обработка данных приборов, установленных на «Лунаре Проспекторе», еще не завершена, а также отсутствуют официальные публикации об исследованиях этого спутника, мы лишь кратко расскажем о некоторых полученных результатах.
Во-первых, подтверждено наличие на Луне водяного льда, и его оказалось довольно много. Почти чистый лед лежит в кратерах пятнами в виде слоев, укрытых сухим реголитом (поверхностный слой лунного грунта) толщиной до 40–45 сантиметров. Не известно, что находится ниже отметки 60 сантиметров, — вполне возможно, что там тоже лед…
Во-вторых, ученые создали глобальные карты элементного состава поверхностного слоя Луны и карты распределения пород различного типа. В-третьих, данные, полученные с Лунар «Проспектора», свидетельствуют о наличии у Луны железного ядра диаметром около 600 километров. В-четвертых, по крайней мере в двух районах были зарегистрированы достаточно мощные местные магнитные поля. Эти районы находятся на обратной стороне Луны и диаметрально противоположны Морю Дождей и Морю Ясности…
Исследования Луны имеют важнейшее значение для решения вопросов фундаментальной геологии: механизма формирования Земли и планет, понимания ранней истории Земли, включая образование земных континентов, океанов и зарождения биосферы. Все это является исключительно важным моментом в развитии теории происхождения и развития Солнечной системы.
В настоящее время многие страны готовят аппараты для запуска к Луне. Кроме США и Японии, Европейского космического агентства (ЕКА), об этом всерьез задумывается и Китайская Народная Республика.
Готовят новую программу многостадийных длительных исследований и российские ученые. Первые эксперименты будут связаны с изучением внутреннего строения Луны, в частности, определением размера ее ядра. Это очень важно для установления происхождения Луны.
В нынешних условиях отечественной космонавтике очень тяжело, если вообще это реально, планировать новую национальную или международную программу исследований Луны. Тем отраднее выглядят проекты НПО им. Лавочкина, создателя предыдущих межпланетных станций серии «Луна», развивающие это направление.
Российский аппарат из новой серии, по всей вероятности, будет называться «Луной-25». Запуск станции на траекторию перелета по трассе «Земля — Луна», который, как предполагается, будет равен трем суткам, планируется осуществить с северного российского полигона «Плесецк» с помощью относительно дешевой ракеты-носителя «Молния» при использовании разгонного блока «Л»…
Что ж, пожелаем российским инженерам и ученым-селенологам успехов в дальнейшем исследовании Луны…
С января 1959 года, когда космические аппараты стали доставлять на Землю информацию о Луне, человечество сделало огромный скачок в исследовании этого объекта.
Космическая техника позволила ученым уточнить характеристики естественного спутника Земли, наметить пути изучения его природы, что способствовало дальнейшему развитию различных научных отраслей, в том числе и астрономии.
В настоящее время наиболее целесообразный путь для продолжения исследований Луны заключается в оптимальном соотношении так называемых прямых (или космических) методов (когда изучаются отдельные места на поверхности Луны) и дистанционных (астрономических, радиолокационных и других) методов (когда изучаются значительные по масштабам области).
Что же нового узнало человечество за последние десятилетия о загадочной Луне?
На Луне, как уже говорилось, выделяются два основных типа геологических и геометрических образований — «материки» и «моря». «Материки» — это светлые области с неровным гористым рельефом, возвышающиеся на 1–2 километра над прилегающими равнинами более темных лунных «морей». При общей площади лунного шара в 38 миллионов квадратных километров около 85 процентов его поверхности приходится именно на «материки». Поверхность «материков» испещрена кратерами — от нескольких миллиметров и сантиметров до десятков и сотен километров в диаметре. В тоже время «моря» — это относительно ровные участки поверхности асимметричной формы, расположенные в основном на видимом полушарии и занимающие около 40 процентов его поверхности.
Данные говорят о том, что наиболее активный период лунный истории, завершившийся формированием существующего ныне облика Луны, продолжался около 1,5 миллиарда лет. Образцы лунного грунта, доставленные на Землю, являются продуктами химической дифференциации, которая происходила около 4,6 миллиарда лет назад.
Древнейшие лунные провинции — «материки» — сложены, в основном, из анортозитов, то есть глубинных горных пород. Их плотность примерно 2,9 г/см3, что несколько меньше средней плотности Луны (3,34 г/см3). Лунные «моря^представляют собой равнины, заполненные застывшей базальтовой лавой. Они расположены в депрессиях материковой коры, объяснение происхождения которых является сегодня проблематичным, но по крайней мере часть из них связывается с падением на Луну крупных астероидных тел. Средняя плотность морских базальтов почти равна средней плотности Луны — 3,3 г/ см3, что позволяет сделать вывод о прямой связи базальтовых пород с глубинным веществом Луны.
Помимо морских и материковых пород в некоторых областях Луны обнаружены фрагменты с окраской менее светлой, чем анортозиты, — нориты. Нориты, вероятней всего, заняли в результате дифференциации среднее положение между пластами анортозитов. и морских базальтов, которые выходили на поверхность в виде истекающих из лунных недр лав.
Сравнение возраста пород из различных районов Луны показывает, что самые древние «моря» возникли около 3,6–3,7 миллиардов лет, а самые молодые из них — около 3 миллиардов лет назад. Эпоха образования «морей», которая завершилась, как считается, около 3 миллиардов лет назад, вероятно, была последним актом глобальных преобразований лунной поверхности. В дальнейшем главная роль принадлежала внешним факторам. Не исключено, что выход лав на поверхность начался после ударов крупных метеоритных тел, нарушивших верхнюю твердую оболочку Луны.