Реферат: Місяць супутник Землі

У лютому 1966 року апарат "Місяць-9" доставив на Місяць автоматичну місячну станцію, що зробила м'яку посадку і передала на Землю кілька панорам прилеглої поверхні - похмурої кам'янистої пустелі. Система керування забезпечувала орієнтацію апарата, включення гальмової ступіні по команді від радіолокатора на висоті 75 кілометрів над поверхнею Місяця і відділення станції від її безпосередньо перед падінням. Амортизація забезпечувалася надувним гумовим балоном. Маса "Місяця-9" близько 1800 кілограм, маса станції близько 100 кілограм.

Наступним кроком у радянській місячній програмі були автоматичні станції "Місяць-16, -20, -24" , призначені для забору ґрунту з поверхні Місяця і доставки його зразків на Землю. Їхня маса була близько 1900 кілограм. Крім гальмової рухової установки і посадкового пристрою, до складу станцій входили грунтозабірний пристрій, злітна ракетна ступінь з апаратом, що повертається, для доставки ґрунту. Польоти відбулися в 1970, 1972 і 1976 роках, на Землю були доставлені невеликі кількості ґрунту.

Ще одну задачу вирішували "Луна-17, -21" (1970, 1973 року). Вони доставили на Місяць самохідні апарати - місяцеходи, керовані з Землі по стереоскопічному телевізійному зображенню поверхні. "Місяцехід- 1 " пройшов шлях близько 10 кілометрів за 10 місяців, "Місяцехід-2" - близько 37 кілометрів за 5 мес. Крім панорамних камер на місяцеходах були встановлені: грунтозабірний пристрій, спектрометр для аналізу хімічного складу ґрунту, вимірник шляху. Маси місяцеходів 756 і 840 кг.

Космічні апарати "Рейнджер" розроблялися для одержання знімків під час падіння, починаючи з висоти близько 1600 кілометрів до кількох сотень метрів над поверхнею Місяця. Вони мали систему тривісної орієнтації і були оснащені шістьма телевізійними камерами. Апарати при посадці розбивалися, тому одержувані зображення передавалися відразу ж, без запису. Під час трьох удалих польотів були отримані великі матеріали для вивчення морфології місячної поверхні. Зйомки "Рейнджеров" поклали початок американській програмі фотографування планет.

Конструкція апаратів "Рейнджер" подібна з конструкцією перших апаратів "Маринер", що були запущені до Венери в 1962 році. Однак подальше конструювання місячних космічних апаратів не пішло цим шляхом. Для одержання докладної інформації про місячну поверхню використовувалися інші космічні апарати - "Лунар Орбитер". Ці апарати з орбіт штучних супутників Місяця фотографували поверхня з високим дозволом.

Одна з цілей польотів складалася в одержанні високоякісних знімків із двома дозволами, високим і низької, з метою вибору можливих місць посадки апаратів "Сервейор" і "Аполлон" за допомогою спеціальної системи фотокамер. Знімки виявлялися на борті, сканувалися фотоелектричним способом і передавалися на Землю. Число знімків обмежувалося запасом плівки (на 210 кадрів). У 1966-1967 роках було здійснено п'ять запусків "Лунар орбитер" (всі успішні). Перші три "Орбитера" були виведені на кругові орбіти з невеликим нахиленням і малою висотою; на кожнім з них проводилася стереосъемка обраних ділянок на видимій стороні Місяця з дуже високим дозволом і зйомка великих ділянок зворотної сторони з низьким дозволом. Четвертий супутник працював на набагато більш високій полярній орбіті, він вів зйомку всієї поверхні видимої сторони, п'ятий, останній "Орбитер" вів спостереження теж з полярної орбіти, але з менших висот. "Лунар орбитер-5" забезпечив зйомку з високим дозволом багатьох спеціальних мет на видимій стороні, здебільшого на середніх широтах, і зйомку значної частини зворотної з малим дозволом. У кінцевому рахунку зйомкою із середнім дозволом була покрита майже вся поверхня Місяця, одночасно йшла цілеспрямована зйомка, що мало неоціненне значення для планування посадок на Місяць і її фотогеологічні дослідження.

Додатково було проведене точне картирование гравітаційного полючи, при цьому минулому виявлені регіональні концентрації мас (що важливо і з наукового погляду, і для цілей планування посадок) і встановлений значний зсув центра мас Місяця від центра її фігури. Вимірялися також потоки радіації і мікрометеоритів.

Апарати "Лунар орбитер" мали систему тривісної орієнтації, їхня маса складала близько 390 кілограмів. Після завершення картографування ці апарати розбивалися об місячну поверхню, щоб припинити роботу їхніх радіопередавачів.

Польоти космічних апаратів "Сервейор", що призначалися для одержання наукових даних і інженерної інформації (такі механічні властивості, як, наприклад, несуча здатність місячного ґрунту), внесли великий вклад у розуміння природи Місяця, у підготовку посадок апаратів "Аполлон".

Автоматичні посадки з використанням послідовності команд, керованих радаром із замкнутим контуром, були великим технічним досягненням того часу. "Сервейори" запускалися за допомогою ракет "Атлас-Центавр" (криогенні верхні ступіні "Атлас" були іншим технічним успіхом того часу) і виводилися на перелітні орбіти до Місяця. Посадкові маневри починалися за 30 - 40 хвилин до посадки, головний гальмовий двигун уключався радаром на відстані близько 100 кілометрів до крапки посадки. Кінцевий етап (швидкість зниження близько 5 м/с) проводився після закінчення роботи головного двигуна і скидання його на висоті 7500 метрів. Маса "Сервейора" при запуску складала близько 1 тонни і при посадці - 285 кілограм. Головний гальмовий двигун являв собою твердопаливну ракету масою близько 4 тонн Космічний апарат мав тривісну систему орієнтації.

Прекрасний інструментарій уключав двох камер для панорамного огляду місцевості, невеликий ківш для риття траншеї в ґрунті і (в останніх трьох апаратах) альфа-аналізатор для виміру зворотного розсіювання альфа - часток з метою визначення елементного складу ґрунту під посадковим апаратом. Ретроспективно результати хімічного експерименту багато чого прояснили в природі поверхні Місяця і її історій. П'ять із семи запусків "Сервейорів" були успішними, усі опустилися в екваторіальній зоні, крім останнього, котрий сіл у районі викидів кратера Тихо на 41° ю.ш. "Сервейор-6" був у деякому змісті піонером - першим американським космічним апаратом, запущеним з іншого небесного тіла (але всього лише до другого місця посадки в декількох метрах осторонь від першого).

Пілотовані космічні апарати "Аполлон" були наступними в американській програмі досліджень Місяця. Після "Аполлона" польоти на Місяць не проводилися. Ученим довелося задовольнятися продовженням обробки даних від автоматичних і пілотованих польотів у 1960 - е і 1970 - е роки. Деякі з них передбачали експлуатацію місячних ресурсів у майбутньому і направили свої зусилля на розробку процесів, що змогли б перетворити місячний ґрунт у матеріали, придатні для будівництва, для виробництва енергії і для ракетних двигунів. При плануванні повернення до досліджень Місяця без сумніву знайдуть застосування як автоматичні, так і пілотовані космічні апарати.

Людина на Місяці.

Робота над цією програмою почалася в США наприкінці 60 - х років. Було прийняте рішення здійснити політ людини на Місяць і його успішне повернення на Землю протягом найближчих десяти років. Улітку 1962 року після тривалих дискусій прийшли до висновку, що найбільш ефективним і надійним способом є вивід на навколомісяцеву орбіту комплексу в складі командно - обчислювального модуля, до складу якого входять командний і допоміжний модулі, і місячного посадкового модуля. Першочерговою задачею було створення ракети носія, здатної вивести не менш 300 тонн на навколоземну орбіту і не менш 100 тонн на навколомісяцеву орбіту. Одночасно велася розробка космічного корабля “Аполлон”, призначеного для польоту американських астронавтів на Місяць. У лютому 1966 року “Аполлон” був випробуваний у безпілотному варіанті. Однак те, що відбулося 27 січня 1967 року, перешкодило успішному проведенню програми в життя. У цей день астронавти Э. Уайт, Р. Гаффи, В. Гриссом загинули при спалаху полум'я під час тренуванню на Землі. Після розслідування причин іспити відновилися й ускладнилися. У грудні 1968 року “Аполлон - 8 (ще без місячної кабіни) був виведений на селеноцентрическую орбіту з наступним поверненням в атмосферу Землі з другою космічною швидкістю. Це був пілотований політ навколо Місяця. Знімки допомогли уточнити місце майбутньої посадки на Місяць людей. 16 липня “Аполлон - 11” стартував до Місяця і 19 липня вийшов на місячну орбіту. 21 липня 1969 на Місяці уперше висадилися люди - американські астронавти Н. Армстронг і Э. Олдрин, доставлені туди космічним кораблем "Аполлон-11. Космонавти доставили на Землю кілька сотень кілограмів зразків і провели на Місяці ряд досліджень: виміру теплового потоку, магнітного полючи, рівня радіації, інтенсивності і складу сонячного вітру (потоку часток, що приходять від Сонця). Виявилося, що тепловий потік з надр Місяцю приблизно втроє менше, ніж з надр Землі. У породах Місяця виявлена залишкова намагніченість, що вказує на існування в Місяця в минулому магнітного полючи. На Місяці були залишені прилади, що автоматично передають інформацію на Землю, у сейсмометри, що реєструють коливання в тілі Місяця. Сейсмометри зафіксували удари від падінь метеоритів і “місяцетрясіння” внутрішнього походження. По сейсмічним даним було встановлено, що до глибини в кілька десятків кілометрів Місяць складений щодо легкою “корою”, а нижче залягає більш щільна “мантія”. Це було видатне досягнення в історії освоєння космічного простору - уперше людин досяг поверхні іншого небесного тіла і пробув на ньому більш двох годин. Слідом за політ корабля “

Аполлон - 11” до Місяця протягом 3.5 - х років було спрямовано шість експедицій (“Аполлон - 12” - “Аполлон - 17”), п'ять з який пройшли цілком успішно. На кораблі “Аполлон - 13” з - за аварії на борті довелося змінити програму польоту, і замість посадки на Місяць був зроблений її обліт і повернення на Землю. Усього на Місяці побувало 12 астронавтів, деякі пробули на Місяці кілька доби, у тому числі до 22 годин поза кабіною, проїхали на самохідному апараті кілька десятків кілометрів. Ними був виконаний досить великий обсяг наукових досліджень, зібрано понад 380 кілограмів зразків місячного ґрунту, вивчення яких займалися лабораторії США й інших країн. Роботи над програмою польотів на Місяць велися й у СРСР, але в силу декількох причин не були доведені до кінця. Тривалість сейсмічних коливань на Місяці в кілька разів більша, ніж на Землі, видимо, зв'язана із сильною тріщинуватістю верхньої частини місячної “кори”.

У листопаду 1970 АМС “Місяць-17” доставила на Місяць у Море Дощів місячний самохідний апарат "Місяцехід-1", що за 11 місячних днів (чи 10.5 місяців) пройшов відстань у 10 540 м і передав велику кількість панорам, окремих фотографій поверхні Місяця й іншу наукову інформацію. Установлений на ньому французький відбивач дозволив за допомогою лазерного променя вимірити відстань до Місяця з точністю до часток метра. У лютому 1972 АМС “Місяць-20” доставила на Землю зразки місячного ґрунту, вперше узяті у важкодоступному районі Місяця. У січні 1973 АМС “Місяць-21” доставила в кратер Лемонье (Море Ясності) “Місяцехід-2” для комплексного дослідження перехідної зони між морськими і материковими рівнинами. “Місяцехід-2” працював 5 місячних днів (4 місяці), пройшов відстань близько 37 кілометрів.

Місячний ґрунт.

Усюди, де робили посадки космічні апарати, Місяць покритий так називаним реголітом. Це різнозернистий уламково-пиловий шар товщиною від декількох метрів до декількох десятків метрів. Він виник у результаті дроблення, перемішування і спікання місячних порід при падіннях метеоритів і мікрометеоритів. Унаслідок впливу сонячного вітру реголіт насичений нейтральними газами. Серед уламків реголіту знайдені частки метеоритної речовини. По радіоізотопах було встановлено, що деякі уламки на поверхні реголіту знаходилися на тому самому місці десятки і сотні мільйонів років. Серед зразків, доставлених на Землю, зустрічаються породи двох типів: вулканічні (лави) і породи, що виникли за рахунок роздроблення і розплавлювання місячних утворень при падіннях метеоритів. Основна маса вулканічних порід подібна з земними базальтами. Очевидно, такими породами складені всього місячного моря. Крім того, у місячному ґрунті зустрічаються уламки інших порід, подібних із земними і так називаним KREEP - порода, збагачена калієм, рідкоземельними елементами і фосфором. Очевидно, ці породи являють собою уламки речовини місячних материків. “Місяць-20” і “Аполлон-16”, що зробили посадки на місячних материках, привезли відтіля породи типу анортозитів. Усі типи порід утворилися в результаті тривалої еволюції в надрах Місяця. По ряду ознак місячні породи відрізняються від земних: у них дуже мало води, мало калію, натрію й інших летучих елементів, у деяких зразках дуже багато титана і заліза. Вік цих порід, обумовлений по співвідношеннях радіоактивних елементів, дорівнює 3 - 4.5 млрд. років, що відповідає найдавнішим періодам розвитку Землі.

Внутрішня будівля Місяця

Структура надр Місяця також визначається з урахуванням обмежень, що накладають на моделі внутрішньої будівлі дані про фігуру небесного тіла і, особливо про характер поширення Р - і S - хвиль. Реальна фігура Місяця, виявилася близької до сферично рівноважного, а з аналізу гравітаційного потенціалу зроблений висновок про те, що її щільність несильно змінюється з глибиною, тобто на відміну від Землі немає великої концентрації мас у центрі.

Самий верхній шар представлений корою, товщина якої, визначена тільки в районах улоговин, складає 60 км. Дуже імовірно, що на великих материкових площах зворотної сторони Місяця кора приблизно в 1,5 рази могутніше. Кора складена виверженими кристалічними гірськими породами - базальтами. Однак по своєму мінералогічному складі базальти материкових і морських районів мають помітні відмінності. У той час як найбільш древні материкові райони Місяця переважно утворені світлою гірською породою - анортозитами (майже що цілком складаються із середнього й основного плагіоклазу, з невеликими домішками піроксену, олівіну, магнетиту, титаномагнетиту й ін.), кристалічні породи місячних морів, подібно земним базальтам, складені в основному плагіоклазами і моноклінними піроксенами (авгітами). Імовірно, вони утворилися при охолодженні магматичного розплаву на чи поверхні поблизу її. При цьому, оскільки місячні базальти менш окислені, чим земні, це означає, що вони кристалізувалися з меншим відношенням кисню до металу. У них, крім того, спостерігається менший зміст деяких летучих елементів і одночасно збагаченість багатьма тугоплавкими елементами в порівнянні з земними породами. За рахунок домішок олівінів і особливо ільменіту райони морів виглядають більш темними, а щільність їхніх порід, що складають, вище, ніж на материках.

Самохідний апарат "Місяцехід - 1"

Під корою розташована мантія, у якій, подібно земний, можна виділити верхню, середню і нижню. Товщина верхньої мантії близько 250 км, а середньої приблизно 500 км, і її границя з нижньою мантією розташована на глибині близько 1000 км. До цього рівня швидкості поперечних хвиль майже постійні, і це означає, що речовина надр знаходиться у твердому стані, представляючи собою могутню і відносно холодну літосферу, у якій довго не загасають сейсмічні коливання. Склад верхньої мантії приблизно олівін-піроксеновий, а на більшій глибині присутні шніцель і мінерал, що зустрічається в ультраосновних лужних породах, меліліт. На границі з нижньою мантією температури наближаються до температур плавлення, звідси починається сильне поглинання сейсмічних хвиль. Ця область являє собою місячну астеносферу.

У самому центрі, очевидно, знаходиться невелике рідке ядро радіусом менш 350 кілометрів, через яке не проходять поперечні хвилі. Ядро може бути залізосульфідним або залізним; в останньому випадку воно повинно бути менше, що краще погодиться з оцінками розподілу щільності по глибині. Його маса, імовірно, не перевищує 2 % від маси всього Місяця. Температура в ядрі залежить від його складу і, видимо, укладена в межах 1300 - 1900 ДО. Нижній границі відповідає припущення про збагаченість важкої фракції місячного проторечовини сіркою, переважно у виді сульфідів, і утворенні ядра з евтектики Fe - Fe з температурою плавлення (слабко залежної від тиску) близько 1300 ДО. З верхньою границею краще погодиться припущення про збагаченість проторечовини Місяця легкими металами (Mg, Са, Na, Аl), що входять разом із кремнієм і киснем до складу найважливіших породоутворюючих мінералів основних і ультраосновних порід - піроксенів і олівінів. Останньому припущенню сприяє і знижений зміст у Місяці заліза і нікелю, на що вказує її низька середня площа.

Міжнародно - правові проблеми

Кардинальні правові питання освоєння Місяці вирішені Договором про принципи діяльності держав по дослідженню і використанню космічного простору, включаючи Місяць і інші небесні тіла. Однак значні досягнення в дослідженні Місяця висувають необхідність висновку спеціального міжнародного договору, що регулював би різні аспекти діяльності держав на Місяці. Потреба в договорі, сфера дії якого обмежується винятково Місяцем, викликається особливим положенням Місяця, тому що її дослідження ведеться безпосередньо людьми. У червні 1971 СРСР подав на розгляд 26-й сесії Генеральної Асамблеї ООН проект міжнародного договору про Місяць, що переданий для відповідного вивчення в Комітет ООН по використанню космічного простору в мирних цілях. Проект спрямований на забезпечення використання Місяця винятково в мирних цілях. Регламентуються також питання відповідальності держав за збиток, заподіяний при використанні Місяця.

Використана література:

1. Велика Радянська енцик?