Обратная сторона Луны

Перед вами — один из первых снимков обратной стороны Луны, сделанных с ее поверхности. В роли фотографа выступил китайский посадочный модуль «Чанъэ-4», прилунившийся вчера ночью (в 05:26 по московскому времени) в кратере Ка́рман. В центре фото — ровер «Юйту-2», уже спустившийся со специального трапа «Чанъэ-4» на лунный грунт. Фоном служит панорама кратера Ка́рман — довольно крупного лунного кратера (его диаметр равен примерно 186 км), так что его стенки даже не попадают в кадр, скрываясь за горизонтом. Углубление, которое виднеется прямо за ровером, — это след от падения небольшого метеорита, появившийся уже после формирования кратера Ка́рман.

А незадолго до этого «Чанъэ-4» сделал и самый первый снимок с поверхности невидимой для землян стороны Луны:








В каком-то смысле в этих фотографиях нет ничего особенного. С орбитальных аппаратов Луну уже давно картировали полностью и в хорошем разрешении — обратную сторону Луны впервые увидели при помощи АМС «Луна-3» еще в 1959 году. Да и на самой Луне побывало уже несколько десятков аппаратов, а также 18 человек (из которых 12 ходили по ней), так что лунная поверхность заснята с близкого расстояния неоднократно (естественно, все эти снимки делались на обращенной к Земле стороне Луны). Однако снимкам, которые уже сделаны и еще будет сделаны «Чанъэ-4» и «Юйту-2», присуща одна необычная деталь: на них никогда не попадет Земля. Ведь Луна совершает оборот вокруг своей оси примерно за то же время, что и оборот по орбите вокруг Земли. Поэтому к Земле всегда направлена одна и та же сторона Луны (благодаря либрациям Луны земным наблюдателям доступно немного больше половины площади ее поверхности — примерно 59%). Вторая же сторона Луны к Земле не поворачивается, и с нее Землю не увидеть.

«Чанъэ-4» сел в относительно ровной южной части кратера Ка́рман, которая хорошо подходит для посадки и исследования. Этот кратер сам находится внутри еще большего кратера — так называемого бассейна Южный полюс — Эйткен — самого крупного на Луне и одного из крупнейших в Солнечной системе: его диаметр равен 2500 км, а относительная глубина — около 13 км (это разница между самой высокой и самой низкой частью). Возраст бассейна оценивается в 4,2–4,3 млрд лет, что делает его одним из самых старых на Луне.




Химический состав пород на дне бассейна не совсем такой, как в других районах Луны. Данные с орбитальных аппаратов показывают, что там немного повышено содержание железа, титана и тория (разница в концентрации составляет 10%–15%). Вероятно, это следствие катастрофического столкновения, которое привело к образованию бассейна. Также есть признаки того, что в районе посадки под поверхностью скрываются большие запасы водяного льда.

«Чанъэ-4» был запущен с Земли 7 декабря 2018 года, через 5 дней он вышел на орбиту вокруг Луны, а затем три недели ушло на подготовку оборудования к посадке, тесты связи, уточнение траектории и места посадки.

Гало-орбита модуля Цюэцяо
Одна из основных сложностей подсадки на обратную сторону Луны — это передача данных на Землю: Луна полностью блокирует любые радиосигналы, так что прямая связь невозможна, и требуется спутник-ретранслятор, который сможет принимать сигнал от лунного модуля и отправлять его на наземные станции. Есть два базовых варианта расположения такого ретранслятора: он может либо летать по орбите вокруг Луны (периодически выходя на связь то с лунным модулем, то с Землей), либо находиться вблизи точки Лагранжа L2 для системы Земля — Луна (и почти постоянно иметь прямую видимость с «Чанъэ-4» и с Землей). Для этой миссии был выбран второй вариант. Связующий спутник Цюэцяо был запущен 20 мая 2018 года, а 14 июня он выполнил тормозной маневр и вышел на специальную гало-орбиту, позволяющую ему «болтаться» вокруг точки Лагранжа. Такая система связи позволяет получать данные (в том числе и видео) от «Чанъэ-4» практически в режиме онлайн.

Для изучения морфологии, геологии, минерального состава и строения лунной поверхности ровер оснащен панорамной камерой (PCAM), проникающим радаром (Lunar Penetrating Radar), спектрометром видимого и ближнего инфракрасного света (Visible and Near-Infrared Imaging Spectrometer) и датчиком нейтральных атомов (Advanced Small Analyzer for Neutrals). Посадочная платформа «Чанъэ-4» оснащена двумя камерами, низкочастотным спектрометром для изучения солнечных вспышек (Low Frequency Spectrometer) и нейтронным дозиметром (Lunar Lander Neutrons and Dosimetry).

Блокировка Луной радиосигналов с Земли имеет и свои положительные стороны. Для астрофизических исследований очень удобно, что в области лунной «радиотени» нет никаких помех и шумов, которые возникают на Земле и околоземных орбитах из-за разнообразного оборудования, излучения заряженных частиц в ионосфере и при полярных сияниях. Для наблюдений в диапазоне от 80 КГц до 80 МГц на спутнике Цюэцяо установлена низкочастотная радиоантенна (Netherlands-China Low-Frequency Explorer). Ее размеры и мощность явно недостаточны для полноценных исследований, но этот эксперимент должен проверить, насколько перспективен этот подход.

Наконец, еще одна большая задача миссии не астрономическая, а биологическая. На борту «Чанъэ-4» находится небольшой трехкилограммовый цилиндрический алюминиевый контейнер с семенами картофеля, резуховидки Таля и яйцами шелкопряда. В контейнере есть вода, воздух, питательные вещества и искусственное освещение — то есть создана своего рода мини-биосфера. В таких условиях семена могут прорасти, а из яиц — вылупиться гусеницы. Если всё пройдет хорошо, шелкопряды будут вырабатывать углекислый газ, а картофель — кислород в ходе фотосинтеза. Крошечная камера позволит исследователям проследить за развитием этого биосообщества и понять, как долго оно сможет поддерживать само себя.