Космические аппараты исследуют Луну

В главном реакторе, а его можно представить в виде печи, вращающейся вокруг продольной оси (для гравитационного разделения образовавшегося сплава металлов, шлака и газов), происходит термическое восстановление металлов. После добавления в силикат, поступивший в реактор, углерода и при нагреве смеси до 2300 °C происходят химические реакции восстановительного типа, протекающие с выделением тепла.

На этом этапе металлургического процесса образовавшийся сплав кремния с алюминием отделяется от шлака и газообразных продуктов, поступает в дистиллятор, где алюминий и кремний разделяются. Окись углерода, пары кальция, магния и частично алюминия и кремния подвергаются дальнейшему разделению. Окись углерода, например, может соединиться с водородом и образовать воду, метан и некоторые другие углеводороды. Эта реакция давно используется в промышленности и хорошо изучена. В качестве катализатора может применяться окись железа. Метан, а также водород сушатся в конденсаторе для отделения воды. Вода электролизом разлагается на кислород и водород. Кислород выделяется в готовый продукт, а водород возвращается в реактор.

Рассмотренный в качестве примера металлургический процесс вполне пригоден для условий Луны с точки зрения энергопотребления, необходимого для данного оборудования, и практической его отработанности. Для своей реализации он требует минимума веществ, доставляемых с Земли, и дает хороший выход продукции на единицу массы оборудования. Веществами «нелунного» происхождения в технологическом цикле будут только углерод и водород, которые практически не расходуются, а используются в замкнутом цикле.

Кроме получения из лунного грунта металлов и других химических веществ, можно представить и иные возможности по переработке этого грунта в конструкционные материалы, такие, как стекло. Сырьем для производства стекла может служить плагиоклаз материкового реголита, представляющий собой почти чистый CaAl2Si2O8 с 0,5 % NaO2 и составляющим доли процента FeO. По сравнению с земным стекло из лунного грунта должно быть прочнее и выдерживать более длительные механические нагрузки без разрушения, так как из-за отсутствия воды в породах Луны, поверхность стекла должна иметь меньше дефектов, снижающих его прочность.

Используя лунный грунт, можно осуществлять и такой процесс, как базальтовое литье, широко применяемое при изготовлении пустотелого кирпича, строительных блоков, труб диаметром 3-10 см и длиной 1–1,5 м, отличающихся высокой стойкостью к кислотам и щелочам. Прочность продуктов этого литья из лунных пород может достигать при сжатии 10000-12000 кг/кв. см, а при растяжении -500- 1100 кг/кв. см.

Для изготовления конструкционных элементов с низкой теплопроводностью, а также фильтров могут использоваться спеченные материалы. По совокупности характеристик наиболее благоприятные условия для спекания частиц лунного грунта — нагрев их до температур 800–900 °C с выдержкой в печи от нескольких секунд до десятков минут и последующее быстрое охлаждение со скоростью 0,1–5 °C/мин.

Приблизительные расчеты показывают, что в некоторых случаях переработку лунного вещества в конструкционные материалы рентабельнее проводить в космическом пространстве, а не на Луне. При организации технологического цикла на поверхности Луны не всегда можно обеспечить непрерывное, освещение солнечными лучами устройств, преобразующих свет в электричество, в то время как в космическом пространстве это не представляет собой сложную проблему. Если учесть, что на транспортировку груза с лунной поверхности в космос требуется энергии в 5 раз меньше, чем на его переработку, то окончательная энергетическая стоимость производства в космическом пространстве получается в 8 раз меньшей, чем на Луне.

Вполне вероятно, что энергетические спутники будущего, о которых говорилось выше, более правильно себе представлять как некоторые промышленно-энергетические комплексы с большими производственными возможностями.

Итак, с самых древнейших времен истории человечества Луна всегда была объектом восхищения и пристального интереса. Однако в разные периоды развития нашей цивилизации Луна по разному воздействовала на чувства и разум людей. Романтический период восприятия Луны сменился в свое время рационалистическим. Вслед за поэтами к ней обратили свои пытливые взоры ученые, а затем пришла пора и людей практического ума.

Огромную роль в вовлечении Луны в сферу практических интересов сыграли впечатляющие успехи космонавтики, совершившие переворот в наших представлениях о месте человечества в космическом пространстве и приблизившие к нам необъятные просторы Вселенной. Эффективная работа советских космических аппаратов в космосе во многом определила эти успехи.

«Седьмой континент» Земли, как иногда называют Луну, все больше привлекает к себе внимание инженеров и экономистов, прикидывающих различные варианты использования ее природных ресурсов. И пусть разработка лунных недр и создание научных баз не являются первоочередной задачей сегодняшнего дня. Все равно когда-нибудь человечество объединенными усилиями развернет работы по освоению ближайшего к нам небесного тела. И тогда люди с благодарностью вспомнят и первые космические аппараты, проложившие путь к практическому освоению естественного спутника нашей родной планеты.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Сведения о советских аппаратах для исследования Луны

№	Наименование аппарата	Дата запуска (время московское)	Основные сведения о полете
Полеты АС «Луна»
1.	«Луна-1»	2. I.1959	Первый в истории космический аппарат, направленный к небесному телу. Впервые достигнута вторая космическая скорость, необходимая для межпланетных полетов.
2.	«Луна-2»	12. IX.1959	Впервые в истории космонавтики совершен перелет на другое небесное тело.
3.	«Луна-3»	4. X.1959	Получены первые фотографии обратной стороны Луны. По результатам фотографирования составлены первые карты и атлас обратной стороны Луны.
4.	«Луна-4»	2. IV.1963	Отработка космической техники для исследования и освоения Луны, 6.IV.I963 г. АС прошла расстоянии 8500 км от лунной поверхности.
5.	«Луна-5»	9. V.1965	Отработка системы мягкой посадки на Луну. 12.V.I965 г. станция достигла поверхности Луны в районе Моря Облаков.
6.	«Луна-6»	8. VI.1965	Испытание и отработка систем, АС, ее астроориентации, радиоуправления, автономного управления, а также радиоконтроля траектории полета.
7.	«Луна-7»	4. X.1965	Отработка системы мягкой посадки на Луну. 8.X.I965 г станция достигла поверхности Луны в районе Океана Бурь, западнее кратера Кеплер.
8.	«Луна-8»	3. XII.1965	Комплексное испытание систем станции на всех этапах полета и прилунения. Станция достигла поверхности в точке с селеноцентрическими координатами: 9°8 с. ш., 63°18 з. д.
9.	«Луна-9»	31. I.1966	Первый космический аппарат, совершивший мягкую посадку на небесное тело и передавший научную информацию, в том числе серию панорамных снимков с его поверхности. Прилунение произошло 3.II.1966 г. в районе Океана Бурь в точке с координатами: 7°8 с. ш., 64°22 з. д.
10.	«Луна-10»	31. III.I966	Первый искусственный спутник Луны. Выведен на орбиту 3.IV.1966 г. Параметры орбиты: максимальное расстояние от поверхности (апоселений) около 1000 км, минимальное расстояние (периселений) около 350 км, наклонение к лунному экватору — 72°, период обращения около 3 ч.
11.	«Луна-11»	24. VIII.1966	Продолжение и развитие экспериментов, начатых станцией «Луна-10». Второй советский спутник Луны выведен на окололунную орбиту с параметрами: апоселений — 1200 км, периселений — 160 км, наклонение — 27°, период обращения около 3 ч.
12.	«Луна-12»	22. Х.1966	Третий советский искусственный спутник Луны. Параметры орбиты: апоселений — 1740 км, периселений — 100 км, период обращения 3 ч 25 мин. Станция оборудована фототелевизионным устройством. Высоты фотографирования от 100 до 340 км.
13.	«Луна-13»	24. XII.I966	Мягкая посадка на Луну. Координаты места посадки: 18°52 с. ш., 62°3 з. д. На станции установлены: телевизионное устройство для передачи изображений поверхности, приборы для получения характеристик физико-механических свойств грунта в месте посадки.
14.	«Луна-14»	7. IV.1968	Проведено исследование Луны и космического пространства с окололунной орбиты.
15.	«Луна-15»	13. VII.I969	Исследование Луны и космической среды, испытание новых элементов конструкции и бортовых систем. 17.VII.I969 г. выведена на орбиту искусственного спутника Луны. 21.VII.I969 г. переведена на траекторию спуска и достигла лунной поверхности.
16.	«Луна-16»	12. IX.1970	Доставка на Землю образца лунного грунта. Впервые в космонавтике грунт доставлен автоматическим устройством. Мягкая посадка произведена 20.IX.I970 г. в районе Моря Изобилия, в точке с координатами: 0°41 ю. ш., 56°18 в. д. Бурение проведено на глубину до 350 мм, масса образца около 100 г.
17.	«Луна-17»	10. ХI.1970	Доставка на Луну первой в истории космонавтики передвижной научной лаборатории («Луноход-1»), управляемой с Земли. Посадка на Луну совершена 17.XI. 1970 г. в районе Моря Дождей. Координаты места посадки: 38° 17 с. ш., 35° з. д. 4.Х.1971 г. «Луноход-1» закончил программу исследования.
18.	«Луна-18»	2. IX.1971	Исследование Луны и космического пространства, испытание конструкций и бортовых систем, отработка методов автономной окололунной навигации и обеспечения необходимой точности посадки на Луну. Станция достигла поверхности Луны в районе Моря Изобилия в точке с координатами места посадки: 3°34 с. ш., 56°30 в. д.
19.	«Луна-19»	28. IX.I971	Исследование гравитационного поля Луны, проведение телевизионной съемки поверхности, изучение заряженных частиц и магнитных полей в окрестности Луны, плотности метеорного потока. Станция выведена на круговую орбиту искусственного спутника Луны с параметрами: высота над поверхностью — 140 км, наклонение — 40°35 , период обращения — 2 ч 1 мин 45 с.
20.	«Луна-20»	14. II.1972	Доставка на Землю образцов грунта из материкового района лунной поверхности. Координаты места посадки: 3°32 с. ш., 56°33 в. д. Бурение проведено на глубину около 300 мм; масса образца 50 г.
21.	«Луна-21»	8. I.1973	Доставка на поверхность Луны самоходной научной лаборатории «Луноход-2». Посадка совершена на восточной окраине Моря Ясности в точке с координатами: 25°51 с. ш., 30°27 в. д.
22.	«Луна-22»	29. V.I974	Проведение телевизионной съемки лунной поверхности, изучение заряженных частиц, магнитных полей, микрометеорного вещества в окололунном пространстве. Первоначально станции выведена на круговую селеноцентрическую орбиту с параметрами: высота над поверхностью — 220 км, наклонение — 19°35 , период обращения — 2 ч 10 мин.
23.	«Луна-23»	28. Х.1974	Запущена с целью доставки на Землю образца лунной породы, отработки новых элементов конструкции и оборудования автоматических лунных станций. Посадка произведена в южной части Моря Кризисов. Вследствие повреждения грунтозаборного устройства при посадке операции по забору грунта не проводились. Программа работы станции выполнена частично.
24.	«Луна-24»	9. VIII.1976	Проведение глубинного бурения на поверхности Луны и доставки образцов грунта на Землю. Посадка произведена в юго-восточной части Моря Кризисов в точке с координатами: 12°45 с. ш., 62°12 в. д. Новое буровое устройство позволило провести бурение на глубину около двух метров. Масса доставленного образца 170 г.
Полеты АС «Зонд»
25.	«Зонд-1»	2. IV.1964	Отработка космической техники для длительных межпланетных полетов. Станция выведена в полет по гелиоцентрической траектории с орбиты искусственного спутника Земли. Проводились сеансы связи со станцией, проверялись работоспособность и функционирование бортовых систем, выполнялась коррекция траектории движения.
26.	«Зонд-2»	30. XI. 1964	Отработка конструкции и систем АС в условиях длительного космического полета, исследование межпланетной среды при полете в сторону Mapca. Испытания системы ориентации с использованием в качестве управляющих органов электрореактивных плазменных двигателей.
27.	«Зонд-3»	18. VII.I965	Фотографирование районов обратной стороны Луны, не охваченных станцией «Луна-3».
28.	«Зонд-4»	2. III. 1968	Исследование космического пространства, отработка новых агрегатов и систем.
29.	«Зонд-5»	15. IX.1968	Отработка конструкции космических аппаратов, фотографирование Земли из космоса. Изучение физических условий на трассе Земля-Луна-Земля и их влияния на живые организмы.
30.	«Зонд-6»	10. XI.I968	Проведение научных и технических экспериментов на трассе полета Земля-Луна-Земля, фотографирование Луны и Земли из космоса. Движение АС в атмосфере при возвращении на Землю осуществлялось по траектории управляемого спуска с использованием подъемной силы возвращаемого аппарата. «Зонд-6» облетел Луну.
31.	«Зонд-7»	8. VIII.I969	Изучение физических характеристик космического пространства на трассе полета к Луне и при возвращении на Землю, фотографирование Земли и Луны с различных расстояний, отработка системы управления с бортовой ЭВМ, высокоточной системы ориентации, средств радиационной защиты космических кораблей. Спуск в атмосфере проходил с использованием подъемной силы возвращаемого аппарата. «Зонд-7» совершил облет Луны.
32.	«Зонд-8»	20. Х.1970	Облет Луны, проведение научных исследований на трассе полета, фотографирование Земли и Луны с различных расстояний, отработка конструкции космических аппаратов. Станция вошла в атмосферу Земли со стороны Северного полушария.