Физическое исследование Луны началось, когда Луна-2 , космический зонд , запущенный Советским Союзом , совершил преднамеренное столкновение с поверхностью Луны 14 сентября 1959 года. До этого единственным доступным средством исследования Луны были наблюдения с Земли. Изобретение оптического телескопа привело к первому скачку в качестве лунных наблюдений. Галилео Галилей обычно считается первым человеком, который использовал телескоп для астрономических целей, изготовив свой собственный телескоп в 1609 году, горы и кратеры на лунной поверхности были одними из его первых наблюдений с его помощью.
Исследование Луны человеком после миссии «Луна-2» состояло как из пилотируемых, так и беспилотных миссий. Программа НАСА « Аполлон» была единственной программой, в которой люди успешно высадились на Луну , что было сделано шесть раз на видимой стороне в 20 веке. Первая высадка человека состоялась в 1969 году, когда астронавты «Аполлона-11» Базз Олдрин и Нил Армстронг приземлились на лунной поверхности, оставив научные приборы по завершении миссии и вернув лунные образцы на Землю. [1] Все миссии проводились на лунной ближней стороне , пока первая мягкая посадка на обратной стороне Луны не была совершена роботизированным космическим аппаратом CNSA «Чанъэ-4» в начале 2019 года, который успешно вывел на орбиту роботизированный лунный вездеход «Юйту-2» . [2] [3] 25 июня 2024 года китайский аппарат «Чанъэ-6» осуществил первую доставку лунных образцов с обратной стороны Луны. [4]
Текущие цели исследования Луны всеми основными космическими агентствами в настоящее время в первую очередь сосредоточены на постоянном обследовании лунной поверхности посредством различных лунных миссий в рамках подготовки к возможному созданию постоянных человеческих поселений. [5]
Древнегреческий философ Анаксагор , чей нерелигиозный взгляд на небеса стал одной из причин его заключения и последующего изгнания, [ 6] рассуждал, что Солнце и Луна были гигантскими сферическими камнями, и что последний отражал свет первого. Плутарх в своей книге « О лице в сфере Луны» предположил, что на Луне есть глубокие углубления, в которые не проникает свет Солнца, и что эти пятна — не что иное, как тени рек или глубоких пропастей. Он также допускал возможность того, что Луна обитаема. Аристарх попытался вычислить размер Луны и расстояние от Земли, хотя его расчетное расстояние в 20 радиусов Земли (которое было точно определено его современником Эратосфеном ) оказалось примерно в треть от фактического среднего расстояния.
Китайские философы династии Хань считали, что Луна — это энергия, приравниваемая к ци, но признавали, что свет Луны — это отражение Солнца. [7] Математик и астролог Цзин Фан отметил сферичность Луны. [7] Шэнь Ко из династии Сун создал аллегорию, приравнивающую прибывающую и убывающую Луну к круглому шару из отражающего серебра, который, если посыпать его белым порошком и смотреть сбоку, будет казаться полумесяцем. [7]
Индийский астроном Арьябхата в своем тексте «Арьябхатия», написанном в пятом веке, утверждал , что именно отраженный солнечный свет заставляет Луну светиться. [8]
Персидский астроном Хабаш аль-Хасиб аль-Марвази проводил различные наблюдения в обсерватории Аль-Шаммисия в Багдаде между 825 и 835 годами. [9] Используя эти наблюдения, он оценил диаметр Луны в 3037 км (эквивалент радиуса 1519 км), а ее расстояние от Земли — в 346 345 км (215 209 миль). [9] В 11 веке исламский физик Альхазен исследовал лунный свет с помощью ряда экспериментов и наблюдений, придя к выводу, что это комбинация собственного света Луны и способности Луны поглощать и излучать солнечный свет. [10] [11]
В средние века , до изобретения телескопа, все больше людей стали признавать Луну сферой, хотя многие считали, что она «идеально гладкая». [12] В 1609 году Галилео Галилей нарисовал один из первых телескопических рисунков Луны в своей книге Sidereus Nuncius и отметил, что она не гладкая, а имеет горы и кратеры. Позже, в 17 веке, Джованни Баттиста Риччоли и Франческо Мария Гримальди нарисовали карту Луны и дали многим кратерам названия, которые они носят и сегодня. На картах темные части поверхности Луны назывались maria (единственное число mare ) или морями, а светлые части назывались terrae или континентами.
Томас Харриот , как и Галилей, нарисовал первое телескопическое изображение Луны и наблюдал ее в течение нескольких лет. Однако его рисунки остались неопубликованными. [13] Первая карта Луны была составлена бельгийским космографом и астрономом Михаэлем ван Лангреном в 1645 году. [13] Два года спустя гораздо более влиятельная работа была опубликована Иоганном Гевелием . В 1647 году Гевелий опубликовал Selenographia , первый трактат, полностью посвященный Луне. Номенклатура Гевелия, хотя и использовалась в протестантских странах до восемнадцатого века, была заменена системой, опубликованной в 1651 году иезуитским астрономом Джованни Баттиста Риччоли , который дал крупным пятнам, видимым невооруженным глазом, названия морей, а телескопическим пятнам (теперь называемым кратерами) — названия философов и астрономов. [13]
В 1753 году хорватский иезуит и астроном Роджер Йозеф Боскович обнаружил отсутствие атмосферы на Луне. В 1824 году Франц фон Паула Грюйтхейзен объяснил образование кратеров как результат ударов метеоритов . [14]
Теперь опровергнутая возможность того, что Луна содержит растительность и населена селенитами , серьезно рассматривалась крупными астрономами раннего современного периода даже в первые десятилетия 19-го века. В 1834–1836 годах Вильгельм Бир и Иоганн Генрих Медлер опубликовали свой четырехтомный труд Mappa Selenographica и книгу Der Mond в 1837 году, в которой был твердо установлен вывод о том, что на Луне нет водоемов и какой-либо заметной атмосферы. [15]
Вдохновленная холодной войной « космическая гонка » и « лунная гонка » между Советским Союзом и Соединенными Штатами Америки ускорились с фокусом на Луну. Это включало множество важных научных достижений, таких как первые фотографии невидимой тогда обратной стороны Луны в 1959 году Советским Союзом, и достигло кульминации с высадкой первых людей на Луну в 1969 году, широко расцениваемой во всем мире как одно из ключевых событий 20-го века и истории человечества в целом.
.JPG/1280px-Luna-3_(Memorial_Museum_of_Astronautics).JPG)
.jpg/1280px-Laika_ac_Memorial_Museum_of_Astronautics_(6995740711).jpg)
.png/1280px-The_Soviet_Union_1966_CPA_3317_stamp_(Luna_9_on_Moon's_Surface_and_1st_Television_Program_of_Moon_Pictures_on_February_4).png)
).jpg/1280px-The_Soviet_Union_1970_CPA_3952_stamp_(Luna_16_Leaving_Moon_(1970.09.20)).jpg)
Первым искусственным объектом, пролетевшим мимо Луны, был беспилотный советский зонд «Луна-1» 4 января 1959 года, и он стал первым зондом, достигшим гелиоцентрической орбиты вокруг Солнца. [17] Мало кто знал, что «Луна-1» была разработана для удара по поверхности Луны.
Первым зондом, соприкоснувшимся с поверхностью Луны, был советский зонд « Луна-2» , совершивший жесткую посадку 14 сентября 1959 года в 21:02:24 UTC. Обратная сторона Луны была впервые сфотографирована 7 октября 1959 года советским зондом « Луна-3» . Хотя фотографии были нечеткими по сегодняшним меркам, они показали, что на обратной стороне Луны почти полностью отсутствуют моря .
Первым американским зондом, пролетевшим мимо Луны, был «Пионер-4» , запуск которого состоялся 4 марта 1959 года, вскоре после «Луны-1». Это был единственный успешный запуск из восьми американских зондов, которые впервые попытались отправиться к Луне. [18]
В попытке конкурировать с советскими успехами президент США Джон Ф. Кеннеди в специальном послании Конгрессу о неотложных национальных нуждах предложил осуществить высадку на Луну :
Теперь пришло время предпринять более масштабные шаги – время для великого нового американского предприятия – время для этой страны занять явно ведущую роль в космических достижениях, которые во многих отношениях могут стать ключом к нашему будущему на Земле.
...Ибо хотя мы не можем гарантировать, что однажды мы станем первыми, мы можем гарантировать, что любая неудача в этих усилиях сделает нас последними....Я считаю, что эта страна должна взять на себя обязательство достичь цели, до конца этого десятилетия, высадки человека на Луну и его благополучного возвращения на Землю. Ни один космический проект в этот период не будет более впечатляющим для человечества или более важным в долгосрочном исследовании космоса; и ни один не будет столь трудным или дорогим для реализации.
...пусть будет ясно, что я прошу Конгресс и страну принять твердое обязательство по новому курсу действий — курсу, который продлится много лет и повлечет за собой очень большие издержки... [19] Полный текст
Ranger 1 был запущен в августе 1961 года, всего через три месяца после речи президента Кеннеди. Прошло еще три года и шесть неудачных миссий Ranger , прежде чем Ranger 7 передал фотографии лунной поверхности крупным планом, прежде чем столкнуться с ней в июле 1964 года. Ряд проблем с ракетами-носителями, наземным оборудованием и электроникой космических аппаратов преследовали программу Ranger и ранние миссии зондов в целом. Эти уроки помогли в Mariner 2 , единственном успешном американском космическом зонде после знаменитой речи Кеннеди в конгрессе и до его смерти в ноябре 1963 года. [20] Показатели успешности США значительно улучшились с Ranger 7 и далее.
В 1966 году СССР осуществил первые мягкие посадки и сделал первые снимки поверхности Луны в ходе миссий «Луна-9» и «Луна-13» .
США последовали за Ranger с программой Surveyor [21], отправив семь роботизированных космических аппаратов на поверхность Луны. Пять из семи космических аппаратов успешно совершили мягкую посадку, исследуя, был ли реголит (пыль) достаточно мелким, чтобы астронавты могли стоять на Луне.
В сентябре 1968 года советский зонд «Зонд-5» отправил черепах на окололунную миссию, а в ноябре за ними последовали черепахи на борту зонда «Зонд-6» . 24 декабря 1968 года экипаж « Аполлона-8» — Фрэнк Борман , Джеймс Ловелл и Уильям Андерс — стали первыми людьми, которые вышли на лунную орбиту и увидели обратную сторону Луны лично. Люди впервые высадились на Луну 20 июля 1969 года. Первыми людьми, ступившими на лунную поверхность, были Нил Армстронг , командир американской миссии «Аполлон-11» , и его коллега-астронавт Базз Олдрин .
Первым роботом- луноходом, совершившим посадку на Луну, был советский аппарат «Луноход-1» 17 ноября 1970 года в рамках программы «Луноход» . На сегодняшний день последним человеком, ступившим на Луну, был Юджин Сернан , который в рамках миссии «Аполлон-17» ступил на Луну в декабре 1972 года.
Образцы лунных пород были доставлены на Землю тремя миссиями «Луна» ( Луна-16 , Луна -20 и Луна-24 ) и миссиями «Аполлон» с 11 по 17 (за исключением «Аполлона-13» , который отменил запланированную посадку на Луну). Луна-24 в 1976 году была последней лунной миссией Советского Союза или США до «Клементины» в 1994 году. Фокус сместился на зонды к другим планетам , космические станции и программу «Шаттл» .
До «Лунной гонки» у США были предпроекты научных и военных лунных баз: проект «Люнекс» и проект «Горизонт» . Помимо пилотируемых высадок, заброшенные советские пилотируемые лунные программы включали строительство многоцелевой лунной базы « Звезда », первого детального проекта, включавшего разработанные макеты экспедиционных аппаратов [22] и поверхностных модулей. [23]
В 1990 году японское JAXA посетило Луну с космическим аппаратом Hiten , став третьей страной, которая разместила объект на орбите вокруг Луны. Космический аппарат вывел зонд Hagoromo на лунную орбиту, но передатчик вышел из строя, тем самым предотвратив дальнейшее научное использование космического аппарата. В сентябре 2007 года Япония запустила космический аппарат SELENE с целью «получить научные данные о происхождении и эволюции Луны и разработать технологию для будущего исследования Луны», согласно официальному сайту JAXA. [24]
В 2023 году Smart Lander for Investigating Moon (SLIM) — это лунная посадочная миссия Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA). К 2017 году запуск посадочного модуля планировался в 2021 году, но он был отложен до 2023 года из-за задержек в миссии SLIM по совместному использованию рентгеновских изображений и спектроскопии (XRISM). Он был успешно запущен 6 сентября 2023 года в 23:42 UTC (7 сентября 08:42 по японскому стандартному времени). 1 октября 2023 года посадочный модуль выполнил свой транслунный инъекционный запуск. Он вышел на орбиту вокруг Луны 25 декабря 2023 года и приземлился 19 января 2024 года в 15:20 UTC. В результате Япония стала пятой страной, совершившей мягкую посадку на поверхность Луны. [25] С тех пор он пережил 4 лунных дня и 3 лунные ночи. [26]
Европейское космическое агентство запустило небольшой и недорогой лунный орбитальный зонд под названием SMART 1 27 сентября 2003 года. Основной целью SMART 1 было получение трехмерных рентгеновских и инфракрасных изображений лунной поверхности. SMART 1 вышел на лунную орбиту 15 ноября 2004 года и продолжал проводить наблюдения до 3 сентября 2006 года, когда он был намеренно разбит о лунную поверхность с целью изучения ударного шлейфа. [27]
Китай начал китайскую программу исследования Луны и изучает перспективы лунной добычи , в частности, ищет изотоп гелий-3 для использования в качестве источника энергии на Земле. [28] Китай запустил лунный орбитальный робот Chang'e 1 24 октября 2007 года. Первоначально запланированная на годичную миссию, миссия Chang'e 1 была очень успешной и в конечном итоге была продлена еще на четыре месяца. 1 марта 2009 года Chang'e 1 был намеренно ударен о поверхность Луны, завершив 16-месячную миссию. 1 октября 2010 года Китай запустил лунный орбитальный аппарат Chang'e 2. Китай высадил марсоход Yutu и посадочный модуль Chang'e 3 на Луну 14 декабря 2013 года, став третьей страной, сделавшей это. [29] Чанъэ-3 — первый космический аппарат, совершивший мягкую посадку на поверхность Луны после Луны-24 в 1976 году. Поскольку миссия Чанъэ-3 прошла успешно, резервный посадочный модуль Чанъэ-4 был перепрофилирован для новых целей миссии. 7 декабря 2018 года Китай запустил миссию Чанъэ-4 на обратную сторону Луны . [30] 3 января 2019 года Чанъэ-4 приземлился на обратной стороне Луны. [31] Чанъэ-4 вывел на орбиту луноход Юйту-2 , который впоследствии стал текущим рекордсменом по дальности полета по поверхности Луны. [32] Среди других открытий Юйту-2 обнаружил, что в некоторых местах обратной стороны Луны толщина пыли достигает 12 метров. [33]
Китай планировал провести миссию по возвращению образцов с помощью своего космического корабля «Чанъэ-5» в 2017 году, но эта миссия была отложена [34] из-за отказа ракеты-носителя «Чанчжэн-5» . [35] Однако после успешного возвращения ракеты «Чанчжэн-5» в конце декабря 2019 года Китай нацелил свою миссию по возвращению образцов «Чанъэ-5» на конец 2020 года. [36] Китай завершил эту миссию 16 декабря 2020 года, вернув около 2 килограммов лунного образца. [37]
Китай отправил Chang'e 6 3 мая 2024 года, который осуществил первый возврат лунных образцов из бассейна Аполлона на обратной стороне Луны . [38] Это вторая китайская миссия по возврату лунных образцов, первая была осуществлена Chang'e 5 с ближней стороны Луны четырьмя годами ранее. [39] Он также нес китайский марсоход под названием Jinchan для проведения инфракрасной спектроскопии лунной поверхности и получения изображений посадочного модуля Chang'e 6 на лунной поверхности. [40] Комбинация посадочного модуля, подъемного модуля и марсохода была разделена с орбитальным модулем и возвращаемым модулем перед посадкой 1 июня 2024 года в 22:23 UTC. Он приземлился на поверхность Луны 1 июня 2024 года. [41] [42] Подъемный модуль был запущен обратно на лунную орбиту 3 июня 2024 года в 23:38 UTC, неся образцы, собранные посадочным модулем, и позже выполнил еще одно роботизированное сближение и стыковку на лунной орбите. Затем контейнер с образцами был передан возвращаемому модулю, который приземлился на Внутренней Монголии 25 июня 2024 года, завершив миссию Китая по возвращению внеземных образцов с дальней стороны.
Национальное космическое агентство Индии, Индийская организация космических исследований , запустило Chandrayaan-1 , беспилотный лунный орбитальный аппарат, 22 октября 2008 года. [43] Первоначально лунный зонд должен был вращаться вокруг Луны в течение двух лет с научными целями по подготовке трехмерного атласа ближней и дальней сторон Луны и проведению химического и минералогического картирования лунной поверхности. [44] Орбитальный аппарат выпустил зонд Moon Impact Probe , который врезался в Луну в 15:04 по Гринвичу 14 ноября 2008 года. [45] Орбитальный аппарат смог обнаружить широко распространенное присутствие молекул воды в лунном грунте. [46] За этой миссией последовала миссия Chandrayaan-2 , которая была запущена 22 июля 2019 года и вышла на лунную орбиту 20 августа 2019 года. Chandrayaan-2 также нес первый индийский посадочный модуль и луноход, но из-за технического сбоя в системе посадки в последнюю минуту космический корабль совершил аварийную посадку. [47]
За Chandrayaan-2 последовал Chandrayaan-3 , третья лунная исследовательская миссия Индийской организации космических исследований. Она также несла посадочный модуль Vikram и марсоход Pragyan , и достигла первой в стране мягкой посадки вблизи южного полярного региона Луны. [48] [49] [50]
Организация по противоракетной обороне и НАСА запустили миссию «Клементина» в 1994 году и «Лунар Проспектор» в 1998 году.
18 июня 2009 года НАСА запустило Lunar Reconnaissance Orbiter , который собрал изображения поверхности Луны. Он также нес спутник наблюдения и зондирования лунных кратеров ( LCROSS ), который исследовал возможное существование воды в кратере Кабеус . GRAIL — еще одна миссия, запущенная в 2011 году.
После многолетнего затишья в исследовании Луны после Холодной войны основные цели США по исследованию Луны были объединены в рамках программы «Артемида», сформулированной в 2017 году. [51]
10 августа 2023 года Россия запустила миссию «Луна-25» , свою первую миссию на Луну с 1976 года. [52] 20 августа она врезалась в Луну из-за ошибки наведения, которая привела к аномальному маневру снижения орбиты. [53]
Южная Корея запустила лунный орбитальный аппарат «Данури» 4 августа 2022 года, и он прибыл на Луну 16 декабря 2022 года. Это первый этап программы Южной Кореи по исследованию Луны, в рамках которой планируется запустить еще один лунный модуль и зонд. [54]
Пакистан отправил лунный орбитальный аппарат под названием ICUBE-Q вместе с «Чанъэ-6». [55]
В 2007 году X Prize Foundation совместно с Google запустили Google Lunar X Prize для поощрения коммерческих проектов на Луне. Приз в размере 20 миллионов долларов должен был быть присужден первому частному предприятию, которое к концу марта 2018 года отправится на Луну с помощью роботизированного посадочного модуля, а также дополнительные призы в размере 10 миллионов долларов за дальнейшие достижения. [56] [57] По состоянию на август 2016 года в конкурсе, как сообщается, участвовало 16 команд. [58] В январе 2018 года фонд объявил, что приз останется невостребованным, поскольку ни одна из команд-финалистов не сможет совершить попытку запуска к установленному сроку. [59]
В августе 2016 года правительство США предоставило разрешение американскому стартапу Moon Express на посадку на Луну. [60] Это был первый случай, когда частному предприятию было предоставлено право сделать это. Решение рассматривается как прецедент, помогающий определить нормативные стандарты для коммерческой деятельности в дальнем космосе в будущем. Ранее частные компании были ограничены работой на Земле или вокруг нее. [60]
29 ноября 2018 года НАСА объявило, что девять коммерческих компаний будут соревноваться за победу в конкурсе на отправку небольших полезных грузов на Луну в рамках так называемых коммерческих услуг по доставке лунных грузов . По словам администратора НАСА Джима Брайденстайна , «Мы создаем внутренние американские возможности для возвращения на поверхность Луны и обратно». [61]
Первая коммерческая миссия на Луну была осуществлена Manfred Memorial Moon Mission (4M) под руководством LuxSpace , дочерней компании немецкой OHB AG . Миссия была запущена 23 октября 2014 года с помощью китайского испытательного космического корабля Chang'e 5-T1, прикрепленного к верхней ступени ракеты Long March 3C /G2. [62] [63] Космический корабль 4M совершил облет Луны ночью 28 октября 2014 года, после чего вышел на эллиптическую околоземную орбиту, превысив свой расчетный срок службы в четыре раза. [64] [65]
Посадочный модуль Beresheet , эксплуатируемый компаниями Israel Aerospace Industries и SpaceIL, врезался в Луну 11 апреля 2019 года после неудачной попытки посадки. [66]
После отказа США от программы Constellation , Россия, ЕКА , Китай, Япония, Индия и Южная Корея объявили о планах пилотируемых полетов с последующими лунными базами . Все они намерены продолжить исследование Луны с помощью большего количества беспилотных космических аппаратов.
Индия планирует и изучает потенциальное сотрудничество с Японией по запуску миссии по исследованию Луны и Полярного круга в 2026–2028 годах.
Россия также объявила о планах возобновить свой ранее замороженный проект «Луна-Глоб» , беспилотный посадочный модуль и орбитальный аппарат, запуск которого был запланирован на 2021 год, но не состоялся. [67] В 2015 году Роскосмос заявил, что Россия планирует отправить астронавта на Луну к 2030 году, оставив Марс НАСА. Цель состоит в том, чтобы работать совместно с НАСА и избежать космической гонки. [68] Российская лунная орбитальная станция была предложена для орбиты Луны после 2030 года.
В 2018 году НАСА опубликовало планы по возвращению на Луну с коммерческими и международными партнерами в рамках общей исследовательской кампании агентства в поддержку Директивы космической политики 1 , что привело к появлению программы Artemis и Commercial Lunar Payload Services (CLPS). НАСА планирует начать с роботизированных миссий на поверхности Луны, а также с пилотируемой космической станции Lunar Gateway . С 2019 года НАСА выдает контракты на разработку новых услуг по доставке небольших лунных грузов, разработку лунных посадочных модулей и проведение дополнительных исследований на поверхности Луны перед возвращением человека. [69] Программа Artemis включает в себя несколько полетов космического корабля Orion и высадок на Луну с 2022 по 2028 год. [70] [71]
3 ноября 2021 года НАСА объявило, что выбрало место посадки в южной полярной области Луны около кратера Шеклтон для беспилотного космического корабля, в состав которого входил эксперимент NASA Polar Resources Ice-Mining Experiment-1. Точное местоположение было названо Shackleton Connecting Ridge, которое имеет почти непрерывное солнечное воздействие и прямую видимость с Землей для связи. [72]
Целью инициативы Moonlight ЕКА является создание небольшой сети спутников связи и навигации, вращающихся вокруг Луны, для поддержки высадок Artemis. [73] Они позволят поддерживать связь с Землей даже вне прямой видимости. Они также будут обеспечивать навигационные сигналы, аналогичные Глобальной системе позиционирования на Земле, требующие точного хронометража. Планировщики Moonlight предложили создать для этой цели новый часовой пояс для Луны, что приведет к введению стандарта координированного лунного времени в 2024 году. [74] Из-за меньшей гравитации и относительного движения время на Луне идет быстрее , из-за чего каждый 24-часовой период истекает на 56 микросекунд раньше, чем при измерении с Земли. [75]
{{cite news}}: |last=имеет общее название ( помощь )
Одно или несколько предыдущих предложений включают текст из этого источника, который находится в общественном достоянии : «NASA: Moon to Mars». nasa.gov . NASA. Архивировано из оригинала 5 августа 2019 г. . Получено 19 мая 2019 г. .