Дальняя сторона Луны — это лунное полушарие, которое всегда обращено от Земли , противоположно ближней стороне , из-за синхронного вращения на орбите Луны . По сравнению с ближней стороной, местность на дальней стороне пересеченная, с множеством ударных кратеров и относительно небольшим количеством плоских и темных лунных морей («морей»), что придает ей вид ближе к другим бесплодным местам Солнечной системы, таким как Меркурий и Луна. Каллисто . Он имеет один из крупнейших кратеров в Солнечной системе , бассейн Южный полюс – Эйткен . Полушарие иногда называют « темной стороной Луны », где «темное» означает «неизвестное», а не «отсутствие солнечного света» — в каждом месте на Луне две недели солнечного света , а в противоположном месте — ночь. [1] [2] [3] [4]
Около 18 процентов дальней стороны иногда видно с Земли из-за либрации . Остальные 82 процента оставались незамеченными до 1959 года, когда их сфотографировал советский космический зонд «Луна-3» . Советская Академия наук опубликовала первый атлас обратной стороны Луны в 1960 году. Астронавты «Аполлона-8» были первыми людьми, лично увидевшими обратную сторону Луны в 1968 году. Все мягкие посадки с экипажем и без экипажа произошли на Луне. на ближней стороне Луны до 3 января 2019 года, когда космический корабль «Чанъэ-4» совершил первую посадку на обратной стороне Луны. [5]
Астрономы предложили установить большой радиотелескоп на дальней стороне Луны, где она защитила бы ее от возможных радиопомех с Земли. [6]
Приливные силы Земли замедлили вращение Луны до такой степени, что к Земле всегда обращена одна и та же сторона — явление, называемое приливной блокировкой . Другая сторона Луны, большая часть которой никогда не видна с Земли, поэтому называется «обратной стороной Луны». Со временем из-за либрации можно увидеть некоторые серповидные края дальней стороны . [7] В общей сложности с Земли в тот или иной момент времени видно 59 процентов поверхности Луны. Полезное наблюдение за частями обратной стороны Луны, иногда видимыми с Земли, затруднено из-за низкого угла обзора с Земли (их невозможно наблюдать «в полный рост»).
Распространенное заблуждение состоит в том, что Луна не вращается вокруг своей оси. Если бы это было так, вся Луна была бы видна Земле на протяжении всей ее орбиты. Вместо этого период его вращения совпадает с периодом его обращения, то есть он совершает оборот один раз за каждую свою орбиту: в земных терминах можно сказать, что его день и год имеют одинаковую продолжительность (т. е. ~ 29,5 земных дней).
Фраза «темная сторона Луны» относится не к «темной», как к отсутствию света, а скорее к «темной», как к «неизвестному»: до тех пор, пока люди не смогли отправить космический корабль вокруг Луны, эта область никогда не была видна. [1] [2] [3] В действительности, как ближняя, так и дальняя стороны получают (в среднем) почти одинаковое количество света непосредственно от Солнца. Эта симметрия осложняется солнечным светом, отраженным от Земли на ближнюю сторону ( земной свет ) [8] и лунными затмениями, которые происходят только тогда, когда на дальней стороне уже темно. Лунные затмения означают, что сторона, обращенная к Земле, получает немного меньше солнечного света, чем обратная сторона, если рассматривать ее в течение длительного периода времени.
Ночью при «полной Земле» ближняя сторона Луны получает порядка 10 люкс освещенности (примерно столько, сколько получает городской тротуар под уличными фонарями; это в 34 раза больше света, чем получает Земля при полной Луне ), тогда как обратная сторона Луны в лунную ночь получает лишь около 0,001 люкс звездного света. [8] Только во время полнолуния (если смотреть с Земли) вся обратная сторона Луны темна.
Слово « тьма» расширилось и стало относиться также к тому факту, что связь с космическим кораблем может быть заблокирована, пока космический корабль находится на обратной стороне Луны, например, во время космических миссий «Аполлон». [9]
Два полушария Луны имеют совершенно разный внешний вид: ближняя сторона покрыта множеством больших морей (с латыни «моря», поскольку самые ранние астрономы ошибочно полагали, что эти равнины были морями лунной воды ). Дальняя сторона имеет потрепанный, густо кратерированный вид с небольшим количеством морей. Только 1% поверхности дальней стороны покрыт морями [10] по сравнению с 31,2% на ближней стороне. Одно общепринятое объяснение этой разницы связано с более высокой концентрацией тепловыделяющих элементов в ближнем полушарии, что продемонстрировали геохимические карты , полученные с помощью гамма-спектрометра Lunar Prospector . Хотя другие факторы, такие как высота поверхности и толщина коры, также могут влиять на место извержения базальтов , они не объясняют, почему дальняя сторона бассейна Южный полюс – Эйткен (который содержит самые низкие возвышения Луны и обладает тонкой корой) не была такой вулканически активен как Oceanus Procellarum на ближней стороне.
Было также высказано предположение, что различия между двумя полушариями могли быть вызваны столкновением с меньшей луной-компаньоном, которая также возникла в результате столкновения Тейи . [11] В этой модели удар привел к образованию аккреционной груды, а не кратера, в результате чего образовался полусферический слой, размеры и толщина которого могут соответствовать размерам дальней части горной местности. Однако химический состав обратной стороны не соответствует этой модели. [ нужна цитата ]
На дальней стороне кратеры более заметны. Считалось, что это результат воздействия лунных потоков лавы, которые покрывают и затемняют кратеры, а не экранирующего эффекта Земли. НАСА подсчитало, что Земля закрывает только около 4 квадратных градусов неба из 41 000 квадратных градусов, видимого с Луны. «Это делает Землю незначительной в качестве щита для Луны, [и] вполне вероятно, что каждая сторона Луны подверглась равному количеству ударов, но вскрытие лавы приводит к тому, что на ближней стороне видно меньше кратеров, чем на дальней стороне». хотя обе стороны получили одинаковое количество ударов». [12]
Новые исследования показывают, что тепло от Земли в то время, когда формировалась Луна, является причиной того, что на ближней стороне меньше ударных кратеров. Лунная кора состоит в основном из плагиоклазов , образовавшихся при конденсации алюминия и кальция и их соединении с силикатами в мантии. На более холодной дальней стороне эти элементы конденсировались раньше, и поэтому образовалась более толстая корка; Удары метеороидов на ближней стороне иногда проникали в более тонкую кору и высвобождали базальтовую лаву, которая создала моря, но на дальней стороне это происходило редко. [13]
До конца 1950-х годов об обратной стороне Луны было мало что известно. Либрации периодически позволяли увидеть ограниченные детали вблизи лимба Луны на обратной стороне, но только до 59% всей поверхности Луны. [14] Однако эти особенности были видны под низким углом, что затрудняло полезные наблюдения (отличить кратер от горного хребта оказалось трудно). Остальные 82% поверхности на дальней стороне оставались неизвестными, а их свойства были предметом многочисленных спекуляций.
Примером объекта на дальней стороне, который можно увидеть посредством либрации, является Восточное Море , которое представляет собой заметный ударный бассейн, простирающийся почти на 1000 км (600 миль), однако он даже не был назван объектом до 1906 года Юлиусом Францем в Der Пн . Истинная природа бассейна была открыта в 1960-х годах, когда исправленные изображения были спроецированы на глобус. Бассейн был детально сфотографирован аппаратом Lunar Orbiter 4 в 1967 году.
До начала освоения космоса астрономы ожидали, что обратная сторона будет похожа на сторону, видимую с Земли. [15] 7 октября 1959 года советский зонд «Луна-3» сделал первые фотографии обратной стороны Луны, восемнадцать из них были разрешимы, [16] [15] покрывали одну треть поверхности, невидимой с Земли. [17] Изображения были проанализированы, и первый атлас обратной стороны Луны был опубликован Академией наук СССР 6 ноября 1960 года. [18] [19] Он включал каталог из 500 отличительных особенностей ландшафта. [20]
В 1961 году появился первый глобус (1: масштаб 13 600 000 ) [21] , содержащий лунные детали, невидимые с Земли, был выпущен в СССР на основе изображений с Луны-3. [22] 20 июля 1965 года другой советский зонд « Зонд-3 » передал 25 снимков очень хорошего качества. обратной стороны Луны [23] с гораздо лучшим разрешением, чем у Луны-3. В частности, они выявили цепочки кратеров длиной в сотни километров, [17] но, неожиданно, не обнаружили морских равнин, подобных тем, которые видны с Земли с помощью невооруженным глазом. [15]
В 1967 году в Москве была опубликована вторая часть «Атласа обратной стороны Луны» [ 24] [25] на основе данных «Зонда-3», причем каталог теперь включает 4000 вновь открытых особенностей ландшафта обратной стороны Луны. [17] В том же году вышла первая Полная карта Луны (1:масштаб 5 000 000 [21] ) и обновленный полный глобус (1:масштаба 10 000 000 ), охватывающих 95 процентов лунной поверхности, [21] были выпущены в Советском Союзе. [26] [27]
Поскольку многие выдающиеся ландшафтные особенности обратной стороны были обнаружены советскими космическими зондами, советские ученые выбрали для них названия. Это вызвало некоторые разногласия, хотя Советская Академия наук выбрала многие несоветские имена, в том числе Жюля Верна , Марию Кюри и Томаса Эдисона . [28] Позднее Международный астрономический союз принял многие из названий.
26 апреля 1962 года космический зонд НАСА «Рейнджер-4» стал первым космическим кораблем, столкнувшимся с обратной стороной Луны, хотя перед столкновением он не смог передать никаких научных данных. [29]
Первое по-настоящему всестороннее и подробное картографическое исследование обратной стороны было проведено в рамках американской программы беспилотного лунного орбитального аппарата , запущенной НАСА с 1966 по 1967 год. Большая часть покрытия обратной стороны была обеспечена последним зондом в этой серии, Лунным орбитальным аппаратом 5. .
Дальнюю сторону впервые увидели человеческие глаза во время миссии «Аполлон-8» в декабре 1968 года. Астронавт Уильям Андерс описал этот вид:
«Задняя сторона выглядит как куча песка, в которой мои дети какое-то время играли. Все потрепанное, никакой четкости, просто куча неровностей и дырок».
Его видели все 24 человека, летавшие на кораблях «Аполлон-8» , «Аполлон-10» и «Аполлон-17» , а также фотографировали многочисленные лунные зонды. Космический корабль, проходящий за Луной, лишился прямой радиосвязи с Землей, и ему пришлось ждать, пока орбита не позволит осуществлять передачу. Во время миссий «Аполлон» главный двигатель служебного модуля был запущен, когда судно находилось за Луной, что вызвало несколько напряженных моментов в Центре управления полетами , прежде чем корабль снова появился.
Геолог-астронавт Харрисон Шмитт , который стал последним, кто ступил на Луну, агрессивно лоббировал, чтобы место посадки Аполлона-17 располагалось на обратной стороне Луны, нацеливаясь на заполненный лавой кратер Циолковский . Амбициозное предложение Шмитта включало в себя запуск специального спутника связи на основе существующих спутников TIROS на гало-орбиту Фаркуара-Лиссажу вокруг точки L2 , чтобы поддерживать контакт прямой видимости с астронавтами во время их механического спуска и операций на поверхности Луны. Администрация НАСА отклонила эти планы на основании дополнительного риска и отсутствия финансирования.
Идея использования Земли-Луны L 2 в качестве спутника связи , охватывающего обратную сторону Луны, была реализована, когда Национальное космическое управление Китая запустило в 2018 году спутник-ретранслятор Queqiao . [30] С тех пор он используется для связи между спускаемым модулем «Чанъэ-4». и марсоход Yutu 2 , успешно приземлившиеся в начале 2019 года на обратной стороне Луны и на наземных станциях на Земле. Предполагается, что L2 станет «идеальным местом» для склада топлива как часть предлагаемой архитектуры космического транспорта на базе склада. [31]
3 января 2019 года корабль «Чанъэ-4» Национального космического управления Китая совершил первую в истории человечества мягкую посадку на обратной стороне Луны и развернул луноход « Юйту-2» на обратной стороне Луны. [32]
В состав корабля входил спускаемый аппарат, оснащенный низкочастотным радиоспектрографом и инструментами геологических исследований. [33] Обратная сторона Луны обеспечивает хорошие условия для радиоастрономии , поскольку помехи от Земли блокируются Луной.
В феврале 2020 года китайские астрономы впервые сообщили об изображении в высоком разрешении последовательности лунного выброса , а также о прямом анализе его внутренней архитектуры. Они были основаны на наблюдениях, сделанных лунным радаром (LPR) на борту марсохода Yutu-2 . [34] [35]
Посадочный модуль «Эксперимент по электромагнетизму поверхности Луны» (LuSEE-Night) , миссия по мягкой посадке уже в 2026 году, роботизированная обсерватория на обратной стороне, предназначенная для измерения электромагнитных волн из ранней истории Вселенной, разрабатывается НАСА и Министерством США. энергетики . [36]
Поскольку обратная сторона Луны защищена от радиопередач с Земли, она считается хорошим местом для размещения радиотелескопов для использования астрономами . Небольшие кратеры в форме чаши представляют собой естественное образование для стационарного телескопа , подобного Аресибо в Пуэрто-Рико . Для гораздо более крупных телескопов кратер Дедал диаметром 100 километров (60 миль) расположен недалеко от центра дальней стороны, а край высотой 3 километра (2 мили) поможет блокировать паразитную связь с орбитальными спутниками. . Еще одним потенциальным кандидатом на роль радиотелескопа является кратер Саха . [37]
Прежде чем развернуть радиотелескопы на дальней стороне, необходимо решить несколько проблем. Мелкая лунная пыль может загрязнять оборудование, транспортные средства и скафандры. Проводящие материалы, используемые для изготовления радиотарелок, также должны быть тщательно защищены от воздействия солнечных вспышек . Наконец, территория вокруг телескопов должна быть защищена от загрязнения другими источниками радиоизлучения.
Точка Лагранжа L 2 системы Земля-Луна расположена примерно на высоте 62 800 км (39 000 миль) над обратной стороной, которая также была предложена в качестве места для будущего радиотелескопа, который будет совершать орбиту Лиссажу вокруг точки Лагранжа.
Одна из изучаемых миссий НАСА на Луну должна была отправить спускаемый аппарат для возврата проб в бассейн Южный полюс – Эйткен , место крупного удара, в результате которого образовалось образование диаметром почти 2400 км (1500 миль). Сила этого удара привела к глубокому проникновению в лунную поверхность, и образец, возвращенный с этого места, можно было проанализировать на предмет информации о внутренней части Луны. [38]
Поскольку ближняя сторона частично защищена Землей от солнечного ветра , ожидается, что на дальней стороне моря будет самая высокая концентрация гелия-3 на поверхности Луны. [39] Этот изотоп относительно редок на Земле, но имеет хороший потенциал для использования в качестве топлива в термоядерных реакторах. Сторонники лунного поселения назвали наличие этого материала причиной создания лунной базы. [40]
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ) [ неработающая ссылка ]L
2
находится в глубоком космосе, вдали от любой поверхности планеты, и, следовательно, тепловая, микрометеороидная и атомарная кислородная среда значительно превосходят условия на НОО.
Термодинамического стаза и продления срока службы оборудования гораздо легче добиться без этих суровых условий, наблюдаемых на НОО.
L
2
— это не просто отличные ворота, это прекрасное место для хранения топлива.
... Л
2
— идеальное место для хранения топлива и грузов: здесь тесно, высокоэнергично и холодно.
Что еще более важно, это позволяет непрерывно перемещать топливо со складов на околоземной орбите, тем самым уменьшая их размер и эффективно сводя к минимуму штрафы за выкипание на околоземной орбите.
