Химия лунного грунта

Исследования, выполненные аппаратами «Сервейер», так же как и осуществленный позднее анализ образцов грунта, доставленных на Землю из «морских» районов Луны, показали, что хотя лунные породы и относятся к одному и тому же типу (базальтовых), однако имеются некоторые отличия в их составе. Таким образом, оказалось, что ряд проблем строения Луны и происхождения форм лунного рельефа очень трудно разрешить путем анализа химического состава лишь отдельных участков лунной поверхности. К таким проблемам селенологи относят, в частности, вопросы о степени однородности состава поверхности и о связи рельефа с химическим составом.

Для того чтобы сделать какие-либо определенные выводы на сей счет, необходимо было провести сравнительные исследования на больших площадях, изучить состав поверхностного и подповерхностного слоев лунного грунта в пределах характерных районов, где широко представлены разнообразные типы лунных образований: кратеры разных размеров и форм, гряды, разломы, камни и скальные обломки. Единственная возможность для проведения подобных исследований — использование самоходных аппаратов, осуществляющих перемещение по лунной поверхности. Изучение состава поверхности в пределах этих определенных районов кроме самостоятельного интереса способствует осуществлению разнообразной работы по «физическому» картографированию Луны.

Самоходные лунные автоматы, исследуя образцы в местах их естественного залегания, могут осуществлять химические и минералогические анализы лунных пород, определять их физико-механические свойства по маршруту следования, передавая на Землю собранную информацию. С помощью подобных аппаратов можно обследовать обширные территории и получить большой объем информации о строении лунной поверхности, осуществить передачу на Землю телевизионных изображений окружающего ландшафта.

С учетом всех этих требований советская программа космических исследований Луны предусматривала создание мобильных автоматических лабораторий, способных передвигаться по поверхности Луны и производить комплексные научные исследования Луны вдоль своего пути. При этом пришлось решить целый ряд принципиально новых задач. Ведь, например, даже после серии мягких посадок на поверхность Луны и целого ряда последующих исследований оставался невыясненным вопрос о том, каким образом осуществлять передвижение аппарата по покрытой слоем пыли лунной поверхности при наличии кратеров и камней различных размеров, в условиях космического вакуума и силы тяжести, составляющей лишь одну шестую земной.

В связи с этим необходимо сказать несколько слов о лунной пыли. В земных условиях мы привыкли, что пыль — это мелко измельченный материал, который ведет себя почти как жидкость. Пыль (песок) течет так же, как вода; ее поверхность так же, как и у жидкости, находящейся в равновесии, — плоская и ровная. Эти свойства пыли объясняются тем, что в пылинках и на ее поверхности находится воздух, который вместе с воздухом, содержащимся между пылинками, «смазывает» частицы, и они легко скользят относительно друг друга.

Лунная поверхность находится в условиях, коренным образом отличных от земных: постоянное облучение солнечным ветром (т. е. частицами, испускаемыми Солнцем) и метеоритная бомбардировка, воздействие ультрафиолетового излучения и глубокий космический вакуум. Длительное ее пребывание в вакууме привело к тому, что на ней произошло обезгаживание не только пространства между частицами, но и самих частиц. В результате пылевые частицы лунного грунта примыкают непосредственно одна к другой или к нижележащей поверхности, «склеиваясь» в единое целое или налипая на поверхность других тел при соприкосновении. Эти контактные силы (так называемые силы Ван-дер-Ваальса) обратно пропорциональны седьмой степени расстояния между частицами, и, поскольку это расстояние порядка размеров атомов, контактные силы более значительны, чем гравитационные.

Частицы лунной пыли соединяются в одно целое, другими словами, — пылевые частицы склеиваются друг с другом, образуя легкий, но твердый неоднородный материал. Слипшиеся таким путем образования при механическом воздействии рассыпаются на мелкие части, а под действием газовых струй тормозных двигателей при посадке космических аппаратов на поверхность Луны пыль легко поднимается кверху. Все это надо было учитывать советским конструкторам.

В результате тщательных расчетов и многочисленных наземных испытаний ими было создано самоходное шасси на восьми колесах ажурной конструкции с грунтозацепами, с независимой подвеской и приводом колес. Впервые была сконструирована машина — «Луноход-1», способная передвигаться в сложнейших условиях лунной поверхности и оснащенная комплексом аппаратуры для научных исследований уже не в одной точке, а в целом районе лунной поверхности.