Будет ли Луна покорена человеком?

Покорение других планет – известный сюжет фантастических романов. Интересный термин «покорение». ИИ дает такое определение: Покорение других планет — это концепция колонизации космоса, предполагающая создание автономных человеческих поселений за пределами Земли. Ключевые цели включают Луну и Марс. В этом определении вводят термин «колонизация», который, на мой взгляд, звучит даже более агрессивно. В любом случае, сейчас возрос интерес к Луне, появились уже четкие планы создания там баз для работы людей. 

Лунная база с надувным модулем. Эскиз NASA. 

Не будем вдаваться в подробности, зачем человечеству  нужно осваивать Луну. Причин много. В этой заметке расскажем о реальных условиях на Луне, также о необычных явлениях, с которыми придется столкнуться людям при высадке на поверхность Луны. 

Луна, как известно, не имеет атмосферы, хотя небольшое количество газов вокруг этой планеты присутствует. Когда поверхность не освещена Солнцем, содержание газов над ней не превышает 2 10⁵ частиц/см³ (для Земли этот показатель составляет 2,7 10¹⁹ частиц/см³), а после восхода Солнца увеличивается на два порядка за счёт дегазации грунта. Отсутствие атмосферы приводит к высокому перепаду температур на поверхности Луны (от −173 °C ночью до +127 °C днем). Однако поверхность Луны очень неоднородна. Метеориты и вулканическая активность оставили на ней большое количество кратеров, «морей», «долин», гор, которым люди дали названия, подобные земным. На Луне тоже есть Альпы, Кавказ, Апеннины, Карпаты, Алтай и Пиренеи и сейчас карта Луны уже похожа на карту какой-то обитаемой планеты. 

На Луне огромное количество кратеров. Международный астрономический союз (IAU) официально признает более 9 137 кратеров, которым даны названия, из них крупных кратеров (диаметром > 20 км) около 5 185 штук. 

Невооруженным глазом с Земли можно увидеть только 4 кратера: Аристарх, Коперник, Кеплер и Тихо. Кстати, все наверно замечали, что Луна во время полнолуния похожа на арбуз? Это благодаря кратеру Тихо, который похож на «пупок» арбуза, от которого расходятся каналы, создающие полосатость арбуза.

https://lens-club.ru/gallery/item/c_25016.html 

Температура внутри кратеров, расположенных ближе к полюсам Луны и всегда закрытых от солнечного света может достигать минус 240 °С, о чем мы уже писали в заметке «Самое холодное место во вселенной – Луна».  

Но есть положительные моменты, связанные с изрытостью грунта. Дело в том, что лунный грунт, реголит, является отличным теплоизолятором. Он очень плохо проводит тепло. Было обнаружено, что температура пород, залегающих на глубине 1 м, постоянна и равна −35 °C. Это уже приближается к условиям, пригодным для человека. Есть предположение, что в постоянно затененных областях некоторых кратеров, также «ямах» или пещерах, связанных с поверхностью и расположенных ближе к экватору, температура остается относительно стабильной и очень комфортной — около +17 °C.

В 2009 году японский зонд Кагуя обнаружил отверстие в поверхности Луны, расположенное недалеко от вулканического плато холмы Мариуса, предположительно ведущее в тоннель под поверхностью. Диаметр отверстия составляет около 65 метров, а глубину оценивают в 80 метров. Учёные считают, что такие тоннели могут быть лавовыми трубками, которые возникли в период вулканической активности на Луне. Эту версию подтверждает наличие на поверхности планеты извилистых борозд — вероятных русел лавовых рек. Подобные тоннели могут обеспечить довольно комфортное пребывание для человека, благодаря защите от солнечной радиации и замкнутости пространства, в котором проще поддерживать условия жизнеобеспечения.

Что еще важно для организации баз на Луне? Вода и воздух. Что касается воды, то её  наличие было подтверждено уже многократно.

Российские учёные с помощью созданного ими прибора LEND, установленного на зонде LRO, выявили участки Луны, наиболее богатые водородом. На основании этих данных НАСА выбрало место для проведения бомбардировки Луны зондом LCROSS. После проведения эксперимента, 13 ноября 2009 года, NASA сообщило об обнаружении в кратере Кабео в районе южного полюса воды в виде льда.

Согласно данным, переданным радаром Mini-SAR, установленным на индийском лунном аппарате Чандраян-1, всего в регионе северного полюса обнаружено не менее 600 млн тонн воды, большая часть которой находится в виде ледяных глыб, покоящихся на дне лунных кратеров. Вода была обнаружена в более чем 40 кратерах, диаметр которых варьирует от 2 до 15 км.

Очень важное открытие сделали китайские исследователи. Они обнаружили, что вода на Луне содержится не только в кратерах, но и на поверхности.

Ученые из Китайской академии наук провели исследование образцов лунного грунта, который доставил на Землю в конце 2020 года китайский космический аппарат "Чанъэ-5". Результаты исследования показали, что вода в лунном грунте скрывается в маленьких стеклянных шариках. И этой воды на поверхности Луны может быть в количестве почти 300 млрд тонн. (ссылка) 

Откуда вода на Луне? Последнее предположение – это влияние Солнечного ветра, который представляет собой поток заряженных частиц (в основном протонов), вступающий при ударе о поверхность Луны в реакцию с кислородом, содержащимся в минералах лунного грунта, образуя воду и гидроксильные группы. В 2025 г. ученые NASA подтвердили это предположение экспериментально. Они взяли настоящую лунную пыль, собранную в 1972 году миссией «Аполлон-17», и «обстреляли» ее частицами, имитирующими солнечный ветер. Результаты спектрального анализа показали заметное снижение отраженного света в инфракрасной области около трех микрон — как раз в той области, где вода и гидроксильные группы поглощают энергию. Хотя ученые не могут утверждать, что в образцах появилась вода в привычной форме, но полученные сигналы свидетельствуют о наличии как минимум гидроксила, а, возможно, и H₂O. 

Создать полноценную атмосферу на Луне, как на Земле, невозможно, так как слабая гравитация не позволит удержать газы — они улетят в космос. Поэтому кислород будет производиться локально для нужд баз внутри герметичных модулей. Получение кислорода представляется вполне реальным. НАСА разрабатывает методы извлечения кислорода из реголита, который богат оксидами. Электролиз расплавленных солей или восстановление водородом позволяют отделить кислород от металлов. Другой способ – электролиз воды, с помощью которого можно получать кислород для дыхания и водород для топлива. Астрофизики отмечают, что солнечный ветер постоянно бомбардирует поверхность Луны, что также создает небольшое количество летучих элементов.  

Таким образом, исследования последних лет подтвердили, что сделать Луну обитаемой – не такая фантастическая идея. Где же наиболее удобное место для организации баз?

Наибольший интерес привлекает кратер Шеклтона, расположенный вблизи южного полюса. Именно туда уже в этом году планируют высадится две крупные лунные экспедиции, пока оснащенные только роботами. Аппарат Endurance, созданный компанией Blue Origin Джеффа Безоса, станет крупнейшим посадочным модулем, когда-либо отправленным на Луну. Китайская миссия «Чанъэ-7» будет включать меньший посадочный модуль, но зато дополнится орбитальным аппаратом, ровером и «прыгающим» дроном для поиска скрытых залежей льда. Запуск посадочного модуля Endurance — это первый испытательный полет платформы Blue Moon Mark 1, восьмиметрового аппарата, предназначенного для доставки грузов и научных приборов на поверхность Луны. Он станет промежуточным этапом на пути к созданию пилотируемого лунного модуля Blue Origin для программы «Артемида».

Пока невозможно сказать, кто первым достигнет кратера Шеклтона — китайская миссия или Endurance. Оба аппарата могут оказаться в непосредственной близости друг от друга в одном из самых ценных районов Луны.

Кратер Шеклтона. Авторство: NASA/KARI/Arizona State University. 

Чем привлекателен этот кратер? Пики вдоль края кратера подвергаются воздействию почти непрерывного солнечного света (более 97 % времени), а внутренняя часть постоянно находится в тени. Низкотемпературная внутренняя часть этого кратера может содержать большое количество воды в виде льда. Это подтверждается измерениями, проведенными космическим кораблем «Lunar Prospector», которые показали повышенное содержание в кратере водорода. 

Хотя Луна исследуется сейчас очень интенсивно, но все её загадки пока не раскрыты. На поверхности спутника порой происходят интересные явления. Вот, например, как описывают некоторые из них.

Голубоватые и красноватые сияния. Представляют собой яркие свечения голубоватого или красного оттенка. Явление может быть обнаружено с помощью красного и голубого фильтров, попеременно помещаемых у окуляра телескопа. Наблюдаются на валу кратера Аристарх и внутри кратера Гассенди. В 1965—1966 годах NASA провело ряд экспериментов под названием Проект MOON-BLINK для исследования и документирования подобных явлений.

Сумеречные и теневые явления. Сумеречные явления происходят в лунной тени, когда несвоевременно наблюдается заря или сумерки, а тень становится не чёрной, а серой. К теневым явлениям относится появление теней там, где их не должно быть, например, когда дно кратера оказывается в тени, хотя Солнце стоит высоко.

Звездоподобные огни. Наблюдаются от нескольких минут до часа как яркая точка света на Луне. Обычно сообщают об огнях на тёмной стороне молодой Луны в возрасте 3-4 дней или во время полных лунных затмений.

Светлые движущиеся объекты. Перемещаются не только на фоне лунного диска, но и в его окрестностях.

Ученые предлагают различные гипотезы для объяснения необычных явлений, но пока нельзя утверждать, что всё, что происходит на Луне человечеству понятно. 

Луна наш самый близкий космический объект, наш спутник, который был рядом с Землей с самого начала её существования. И похоже, что скоро он будет «колонизирован» людьми. Очень хотелось бы, чтобы люди там проявляли друг к другу уважение, не боролись за лучшее место для своих баз, работали сообща и не засоряли эту маленькую планету.