— Не всё так просто и быстро, Никита Сергеич, — осторожно предостерёг увлекающегося Первого академик Келдыш. — Нас ещё долго будет сдерживать несовершенство элементной базы. Сейчас Старос и Брацлавец буквально наизнанку вывернулись, собрав навигатор практически из того, что было доступно. Конечно, 10 лет назад это было невозможно вообще, технически. Не было ни атомных часов, ни процессоров, ни памяти. Но и сейчас нам ещё очень далеко до уровня 2012 года.
— Не слушайте вы его, Никита Сергеич! — усмехнулся Королёв. — Сделаем. Не сразу, постепенно, но сделаем всё. Пусть размер будет не для встраивания навигатора в кошачий ошейник, но как минимум на автомобили и тракторы ставить можно будет.
— Да я и не сомневаюсь, что сделаете, — Хрущёв улыбнулся. — Расскажите лучше, чем ещё сможете порадовать напоследок? Вы же к Луне несколько беспилотных 'Союзов' запускали?
— Верно, запускали, в рамках исследований по лунной программе, — подтвердил Королёв. — Порадуем обязательно, Никита Сергеич! Работа идёт по плану.
В течение нескольких минут технический директор Главкосмоса обрисовал планы на ближайшее будущее. Выслушав его, Первый секретарь просиял:
— Очень хорошо, Сергей Палыч, Мстислав Всеволодович! Буду ждать. Работайте дальше, и успехов вам!
#Обновление 24.10.2021
После первых успешных полётов лунных АМС Главкосмос приступил к планомерному изучению Луны беспилотными кораблями, в целом аналогичными спутнику фоторазведки 'Зенит' и космическому кораблю 'Союз' в варианте 7К-ЛОК ('лунный орбитальный корабль' https://www.buran.ru/htm/gud%2019.htm#l3), запускавшихся под общим наименованием 'Зонд'. После анализа подробных фотографий, снятых 'Зондом-6' (уже совсем не таким, как в реальной истории) в руководстве Главкосмоса было принято решение о более подробном изучении района Южного полюса Луны. Владимир Николаевич Челомей предложил провести сложный эксперимент со сбросом на Луну стандартной капсулы спуска информации (КСИ, изделие 11Ф76, см. гл. 08-26). Королёв дал согласие, и, пока в ОКБ-52 готовили корабль к запуску, предложил запустить к Луне ещё два или три беспилотных фоторазведчика 'Зенит'. Целью этих запусков было тщательно отработать процедуры выхода на окололунную орбиту, схода с орбиты, возвращения спускаемого аппарата на Землю, вход в атмосферу со второй космической скоростью, а также провести более тщательное исследование лунного Южного полюса, включая спектрозональную фотосъёмку в различных диапазонах, включая инфракрасный и ультрафиолетовый.
К этому времени был уже накоплен достаточный опыт дистанционного зондирования Земли, и было ясно, что спектрозональная съёмка даёт значительный объём информации. Но ещё никто ни разу не проводил подобную съёмку вне пределов околоземного пространства, на другом небесном теле.
14 мая 1964 г к Луне был запущен второй фоторазведчик 'Зенит', под обозначением 'Зонд-7'. На нём был установлен фотоаппарат для спектрозональной съёмки, в целом аналогичный тому, что уже использовался на орбитальной станции 'Алмаз'.
(АИ, фотоаппарат, аналогичный реальному МКФ-6 производства народного предприятия 'Карл Цейсс-Йена' ГДР http://www.photohistory.ru/1576819438908513.html устанавливавшийся на КК 'Союз-22' и ОС 'Салют-6' и 'Салют-7'. Характеристики см. https://buildwiki.ru/wiki/MKF-6_(multispectral_camera)).
Помимо фотоаппарата, корабль был оснащён целым комплексом научной аппаратуры, включавшим, в том числе, несколько дозиметров для исследований радиационного фона, магнитометр для изучения магнитного поля Луны, гамма-спектрометр и другие научные приборы.
18 мая корабль вышел на полярную окололунную орбиту и начал планомерно 'наматывать витки' вокруг Луны, последовательно снимая район Южного полюса при разном направлении солнечных лучей. Цикл работ продолжался до 4 июня. В ходе полёта вокруг Луны с Земли на борт несколько раз подавали команды для изменения параметров орбиты. Это позволило сфотографировать некоторые области вокруг Южного полюса Луны с малой высоты. Для точного прицеливания фотоаппарата на борту была установлена телекамера высокого разрешения — 1125 строк.
Операция по получению детальных фотоснимков интересующего района получалась на редкость хитрой из-за малой пропускной способности телеканала. Каждая строка кадра телекамеры передавалась на Землю в течение 1 секунды, как и при передаче панорам с АМС 'Луна-7' (в реальной истории — 'Луна-9'). Передача полного телевизионного кадра занимала почти 20 минут, поэтому кадр записывался на видеоплёнку и передавался постепенно. За это время корабль улетал далеко от района съёмки.
Однако, Луна вращается медленно, период обращения корабля вокруг неё вычисляется баллистиками, исходя из параметров орбиты. Принятый на Земле кадр передавался с НИП-16 в ЦУП, там его тщательно анализировали, вычисляли время прохождения корабля над этим же районом на следующем витке и в расчётный момент времени давали радиокоманду на проведение спектрозональной фотосъёмки, с учётом времени прохождения сигнала до Луны.
Подобный цирк с фотографированием применяли только для детальной съёмки наиболее заинтересовавших специалистов участков лунной поверхности. Большую часть плёнки отсняли в автоматическом режиме с большей высоты. Съёмка осуществлялась в четырёх зонах видимой части спектра шириной по 40 нм и двух ближних инфракрасных зонах шириной около 100 нм. Готовые снимки получались с отличными геометрическими и фотометрическими свойствами. (https://fotokomok.ru/fotokamery-dlya-kosmicheskoj-i-aerofotosemki/)
Съёмка производилась на 70-миллиметровую фотоплёнку. Достаточно большой объём спускаемого аппарата позволил разместить в нём магазин большой ёмкости с кассетами, вмещавшими в общей сложности до 5000 кадров (порядка 425 м метров плёнки) и устройство-манипулятор для автоматической перезарядки. (АИ, на 'Союзе-22' фотоаппарат стоял в отсеке фотоаппаратуры, пристроенном к орбитальному отсеку, кассеты с плёнкой заменяли вручную, открывая люк)
4 июня 'Зонд-7' сошёл с окололунной орбиты и 7 июня его спускаемый аппарат вернулся на Землю. Как и в случае с 'Зондом-6', вход в атмосферу на 2-й космической скорости производился по двухнырковой схеме. Корабль 'подныривал под Землю', проходя над Южным полюсом, первый раз 'чиркал' по атмосфере, отскакивая от неё, как камень, запущенный 'блинчиком' над водой, пролетал над Индийским океаном и снова входил в атмосферу над Пакистаном. Спускаемый аппарат огненным болидом пронёсся над Афганистаном и Узбекистаном и совершил штатную мягкую посадку в степях Казахстана.
Полученные фотоснимки, как оказалось, имели большую научную ценность. (Реально такая съёмка проводилась лишь намного позднее, в 1993 г американской АМС 'Клементина'). В частности, были получены фотографии поверхностной структуры Рейнер-Гамма, расположенной в Океане Бурь, к западу от кратера Рейнер. (https://ru.wikipedia.org/wiki/Рейнер_Гамма_(структура) ). По этим снимкам было установлено, что 70-километровая структура Рейнер-Гамма — не кратер, а область светлого грунта на поверхности. (https://www.sciencealert.com/lunar-swirls-moon-magnetic-anomalies-subsurface-lava-tubes) Показания магнитометра, которым также был оснащён 'Зонд-7' выявили неоднородности магнитного поля в районе Рейнер-Гамма.
(Сила магнитного поля Рейнер Гамма, измеренная на высоте 28 км, равна около 15 нТл. Это одна из сильнейших местных магнитных аномалий на Луне. Сила поля этой структуры на поверхности достаточна, чтобы образовать минимагнитосферу, простирающуюся по поверхности на 360 км, образуя область усиленной плазмы толщиной 300 км, в которой солнечный ветер обтекает это поле)
Структура Рейнер-Гамма оказалась не единственной подобной аномалией на Луне. Аналогичные образования были обнаружены в ходе изучения фотографий в Море Мечты на невидимой с Земли стороне Луны и в Море Краевом, на восточном краю видимого лунного диска.
Что оказалось ещё интереснее, поверхность Луны была усеяна магнитными аномалиями, влиявшими на стабильность орбит АМС. Впоследствии они получили название 'масконы' (от 'mass concentration'). Проведённая 'Зондом-7' и запущенным после него 'Зондом-8' магнитографическая съёмка выявила на видимой стороне Луны пять очень крупных магнитных аномалий, а на невидимой была обнаружена целая россыпь мелких. Аналогичные магнитные образования обнаружились и в областях, прилегающих к району Южного полюса Луны. (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:MoonLP150Q_grav_150-ru.jpg?uselang=ru)
Масконы были найдены в основном под большими округлыми морями: Дождей, Облаков, Ясности, Кризисов, Нектара, Влажности, под Восточным, а также в области между Заливом Зноя и Центральным Заливом. В Море Смита в экваториальной области на восточном краю видимого диска Луны крупный маскон располагался точно под ударным кратером, и ещё один — под валом кратера.
Были высказаны разные предположения, в итоге учёные признали наиболее вероятной теорию, что эти аномалии возникли в местах падения крупных метеоритов или астероидов, пробивших лунную кору, что привело к выдавливанию во внешние слои вещества лунной мантии, более плотного, чем внешние породы. Это было тем более интересно, что совсем недавно в СССР началась промышленная разработка железорудного месторождения Курской магнитной аномалии, и учёные не могли не провести соответствующие параллели.
Фотосъёмка и магнитометрическая съёмка Луны были продолжены кораблём 'Зонд-8', запущенным 12 июля 1964 г после первоначального изучения результатов, доставленных спускаемым аппаратом 'Зонда-7'. 15 июля корабль вышел на окололунную орбиту и начал цикл спектрозональной съёмки поверхности, продолжавшийся до 2 августа. После схода с лунной орбиты, 5 августа 1964 года спускаемый аппарат 'Зонда-8' приземлился в Казахстане.
Проведённые 'Зондами-7 и -8' исследования принесли учёным всего мира очень значительное количество информации. Но ключевой вопрос наличия воды в кратерах вблизи Южного полюса Луны пока оставался нерешённым. Солнце в кратеры не заглядывало, поэтому на фотографиях, сделанных в любом спектре, кратеры выглядели тёмными пятнами. Зато на освещённой Солнцем поверхности Луны нашлись признаки воды, хотя было пока непонятно, в каком виде вода может содержаться в лунных породах. Открытие сочли настолько важным, что развернули к Луне орбитальный телескоп (АИ, см. гл. 07-14) и сделали серию снимков в инфракрасном диапазоне.
Результат оказался неожиданным. В крупном ударном кратере Клавий, в южном полушарии видимой стороны Луны явственно прослеживались спектральные линии воды. Наблюдением с Земли их обнаружить не удавалось из-за постоянно присутствующего в атмосфере водяного пара.
(В реальной истории признаки наличия воды в кратере Клавий были обнаружены в 2018 г телескопом SOFIA, установленным на борту самолёта 'Боинг-747' и летающим на большой высоте https://www.gazeta.ru/science/2020/10/26_a_13334389.shtml)
Результаты исследований руководители Главкосмоса доложили Первому секретарю:
— Из кратера и его окрестностей регистрируется инфракрасное излучение с длиной волны 6 микрометров, — академик Келдыш разложил на столе несколько фотоснимков Луны, раскрашенных в синие, зелёные, жёлтые и красные цвета. — Это явное указание на присутствие воды. Скорее всего, вода там находится в молекулярном виде, внутри горных пород. Вот результаты спектрозональной съёмки в инфракрасных лучах.
— А сколько там может быть воды? — сразу поинтересовался Хрущёв.
— На открытых участках очень мало, примерно в 100 раз меньше, чем в пустыне Сахара. Но в кратерах, куда Солнце не заглядывает, образуются так называемые 'холодные ловушки', где лёд мог накапливаться миллионами лет, — пояснил Мстислав Всеволодович.
— А мы можем посадить в кратер один из строящихся 'Луноходов'? — Первый секретарь явно был заинтересован.
— Для исследования кратера нужен специальный аппарат с ядерным источником энергии, — ответил академик. — У создаваемых 'Луноходов' питание обеспечивают солнечные батареи. В тёмном кратере они бесполезны.
В этой ситуации следует отметить, что эксперимент, предложенный товарищем Челомеем, в свете возможного наличия воды в кратерах, приобретает особое значение. Мы одновременно сможем отработать полёт ТКС к Луне, его маневрирование на орбите и выяснить, есть ли в кратерах водяной лёд.
— Очень интересно. А ещё какие-нибудь полезные ископаемые на Луне обнаружить удалось? — тут же спросил Никита Сергеевич. — Ведь, если вы воду нашли по спектральному анализу, наверняка и другие нужные элементы обнаружили?
— Конечно.
Президент Академии наук выложил на стол большую цветную фотографию полной Луны. Почти половина площади лунного диска была окрашена синим цветом.
Районы, богатые железом и титаном (выделено синим)
— Вот, к примеру, результаты спектрозональной съёмки Луны нашими беспилотными кораблями 'Зонд-7' и 'Зонд-8'. Называть их АМС уже не совсем точно будет. Вот эти синие области на снимке более-менее совпадают с контурами лунных 'морей' и являются местом залегания минерала ильменита, состоящего из оксидов железа, титана и магния. При этом процентное содержание, например, титана в лунных породах намного выше, чем в наиболее богатых титаном земных породах.
(анализ полученных КА 'Lunar Reconnaissance Orbiter' изображений показал, что концентрация титана в отдельных областях лунной поверхности морского типа достигает 18%, что на 3% превышает концентрацию титана в самых богатых титановой рудой земных месторождениях. https://kpfu.ru/portal/docs/F488469890/METODY.ANALIZA.LUNNYKh.RESURSOV.pdf 'Методы анализа возможных залежей полезных ресурсов на лунной поверхности и перспективы их освоения.')
— А как вы определили, что это этот самый 'ильменит'? Тут ошибки быть не может? — Первый секретарь был вьедлив.
— Точно так же, как и воду обнаружили. Снимали поверхность с разными светофильтрами, пропускавшими отражённое инфракрасное излучение на определённых длинах волн, соответствующих спектру, отражаемому железом, титаном и другими элементами, — объяснил Королёв. — Потом накладывали изображения друг на друга, смотрели, где какого элемента больше. Геологи изучили снимки, и пришли к выводу, что такое соотношение элементов соответствует ильмениту, очень богатому железом и титаном.
Для нас важно, что из этого минерала в ходе переработки простым нагревом до высокой температуры можно получать кислород и использовать его как для дыхания космонавтов, так и в качестве компонента ракетного топлива. Вакуумную металлургию на поверхности Луны можно организовать относительно несложно, при помощи солнечных концентраторов. На Луне нет атмосферы, соответственно, уровень мощности солнечного излучения там заметно выше, чем на Земле.
— А какие ещё полезные элементы вы смогли на Луне обнаружить? — Никита Сергеевич заинтересовался и вцепился в академиков мёртвой хваткой.
— Прежде всего — водород, что тоже очень важно, так как кислород с водородом дают воду и одновременно являются компонентами наиболее эффективного из доступных нам на сегодняшний момент ракетного топлива, — ответил президент Академии наук. — Также мы обнаружили значительные количества оксидов магния, кальция, алюминия и кремния. По нашим предварительным оценкам, переработка лунной породы с участка 100х100 метров и глубиной 10 метров может дать до 40 тысяч тонн кремния, от 15 до 30 тысяч тонн алюминия, от 5 до 25 тысяч тонн железа, до 9 тысяч тонн титана, от 80 до 90 тысяч тонн кислорода и около 4 тонн водорода. ('Методы анализа возможных залежей полезных ресурсов на лунной поверхности и перспективы их освоения.' стр. 19)
