Астронавты, подобно тем, кто приземлился в лунном модуле «Аполлон-15» в июле 1971 года, оставили на поверхности Луны многое, от научных приборов до мусора.
50 лет спустя, эксперименты все еще могут нас учить, и мусор должен быть сохранен.
Оказавшись на Луне, астронавты Аполлона преследовали две основные цели: найти себя, и сохранить лунные камни.
Чтобы освободить место на тесных лунных модулях для сотен килограммов образцов луны, астронавты должны были полностью заполнить Мари Кондо (Marie Kondo). Все, что не было важно для поездки домой, было брошено: камеры, гамаки, ботинки и мусор. Сокращение также означало отказ от больших вещей, таких как лунные коляски и сцена спуска, которая служила стартовой площадкой для лунного модуля.
Но космонавты оставили больше, чем обноски. Начиная с миссии «Аполлон-11», которая приземлилась 20 июля 1969 года, космонавты оставили шесть американских флагов и множество личных и политических сувениров. Важно отметить, что экипажи также оставили после себя около десятка экспериментов, чтобы следить за лунными условиями; один все еще работает сегодня.
Эти устройства «были действительно важными частями Аполлона», говорит Ноа Петро (Noah Petro), исследователь проекта для миссии «Лунный разведчик» (Lunar Reconnaissance Orbiter). В то время эксперименты не привлекали много внимания, «потому что люди на поверхности, очевидно, более важны»,— говорит Петро, базирующийся в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА (NASA’s Goddard Space Flight Center) в Гринбелте (Greenbelt), штат Мэриленд.
Когда мы думаем о 50-летнем наследии Аполлона, большинство из нас, вероятно, не представляют рассеянные остатки аванпостов астронавтов, собирающих космическую пыль. Но поскольку страны планируют новые приключения на Луне, защитники природы борются за защиту этих исторических мест, чтобы будущие лунные посетители не стирали следы первых шагов человека за пределы Земли.

Разгадывание старых загадок

К декабрю 1972 года шесть экипажей «Аполлона» вместе потратили около 80 часов на изучение поверхности Луны. Они собирали камни, фотографировали ландшафт и проводили всевозможные эксперименты — от разворачивания металлической фольги до улавливания частиц солнечного ветра, до установки взрывчатых веществ и измерения возникающих сейсмических толчков.
«Аполлон-11» оставил после себя солнечные сейсмометры и массив отражателей, которые можно было соединить с лазерами на Земле для точного измерения расстояния между Землей и Луной. Во время пяти последующих миссий, Аполлон с 12 по 17 (Аполлон 13 вернулся домой без посадки на Луну), астронавты оставили более сложные установки, работающие на ядерных батареях, которые генерировали электричество в результате радиоактивного распада. Некоторые из этих инструментов собирали данные вплоть до 1977 года, когда НАСА приняло решение сосредоточиться на других проектах и отключило всю операцию.
«Был период времени, когда данные томились»,— говорит Петр. Но в течение последнего десятилетия или около того новое поколение ученых взяло факел, анализируя наблюдения Аполлона, чтобы ответить на вопросы, оставшиеся после ранних исследований. К сожалению, это не так просто, как определить, где остановились ученые 1970-х годов, как обнаружил геофизик Сейичи Нагихара (Seiichi Nagihara), когда он решил разгадать давнюю загадку о подземной температуре Луны.
На Аполлоне 15 и 17 астронавты установили термометры на поверхности Луны, которые измеряли температуру Луны на различных глубинах и отправляли данные обратно на Землю. Когда ученые эпохи Аполлона рассмотрели данные, собранные до 1974 года, результаты выявили нечто странное: температура Луны прямо под поверхностью, казалось, медленно повышалась.

Подобные снимки, сделанные в области Аполлона-17, показывают, что почва, на которой астронавты ездили и гуляли (горизонтальные линии) и выполняли свою работу, темнее, чем на другой местности. Эти области, вероятно, поглощают больше солнечного света, согревая подстилающий грунт.

«Мы говорим об очень незначительном потеплении»,— говорит Нагихара из Техасского технического университета (Texas Tech University ) в Лаббоке (Lubbock). Но исследователи в то время не могли понять, почему. Нагихара решил изучить все данные о температуре, собранные за 1977 год, чтобы выяснить, что происходит. К сожалению, ленты, на которых записаны эти измерения, отсутствовали. Это общая проблема, потому что в эпоху Аполлона данные размещались в отдельных лабораториях ученых, работающих над каждым экспериментом, и многие измерения никогда не были должным образом заархивированы.
«Наша группа решила… попытаться выследить записи»,— говорит Нагихара. После поиска тысяч документов в Центре космических полетов им. Джонсона в Хьюстоне (NASA’s Johnson Space Flight Center in Houston), исследователи отследили 440 лент в архиве в Сьютленде, штат Мэриленд, но даже те, которые охватывали только около трех месяцев наблюдений. В Лунном и Планетарном Институте (Lunar and Planetary Institute) в Хьюстоне Нагихара и его коллеги обнаружили больше измерений температуры, отмеченных учеными эпохи Аполлона в еженедельных заметках. Между найденными лентами и записками команда Нагихары собрала картину температуры Луны с 1971 по 1977 год.
Медленное потепление под поверхностью продолжалось до конца сбора данных, сообщили исследователи в апреле 2018 года в Journal of Geophysical Research: Planets. В поисках источника тепла Нагихара и его коллеги обратились к снимкам, сделанным орбитальным аппаратом Lunar Reconnaissance Orbiter, который вращается вокруг Луны с 2009 года. Изображения показали, что почва, возбужденная деятельностью астронавта, была немного темнее, чем другие лунные ландшафты. Возможно, было достаточно темно, чтобы поглотить больше солнечного света и согреть подстилающую землю.
Компьютерное моделирование подтвердило, что Луна не нагревается от внутренних процессов. Поход астронавтов по участкам Аполлона, вероятно, вызвал повышение температуры поверхности примерно на 2—3oC, а дополнительное тепло медленно распространилось на землю более чем на метр — вызывая постепенное потепление, обнаруженное приборами Аполлона. Оказывается, шаги астронавта оставили следы на Луне намного глубже, чем эти культовые отпечатки ботинок.

Бдение над гравитацией

В то время как Нагихара и другие исследователи копают старые данные Аполлона для новых анализов, один единственный проект все еще находится в полном разгаре: эксперимент с лазерным дальномером и ретрорефлектором.
В этом эксперименте используются массивы отражателей, размещенных на Луне астронавтами Аполлона 11, 14 и 15 и закрепленными на двух марсоходах, оставленных СССР. Эти массивы состоят из специальных зеркал, каждое из которых имеет три стороны в форме угла куба, которые всегда отражают свет в точном направлении, из которого он пришел. Стреляя лазерным лучом в массив угловых кубов телескопа на Земле и измеряя время, необходимое для возвращения света, исследователи могут измерить точное расстояние между различными точками на Луне и Земле.
Лазерные дальномерные ретрорефлекторные измерения позволили сделать несколько выводов — например, тот факт, что луна удаляется с Земли со скоростью около 3,8 сантиметра в год. Кроме того, небольшие колебания вращения Луны предполагают, что шар имеет относительно небольшое ядро.

Все еще работает

Для измерения расстояния от Земли до Луны на площадках Аполлона (вверху) были установлены массивы «угловых кубов». Внутри каждого круга (внизу слева) находится угловой куб, который отражает лазерный свет обратно на Землю в точном направлении, из которого он пришел (показан внизу справа).

CLOCKWISE FROM TOP: NASA; CHETVORNO/WIKIMEDIA COMMONS (CC0); NSSDC
Физик Том Мерфи (Tom Murphy) из Калифорнийского университета (University of California) в Сан-Диего использует массивы угловых кубов, чтобы исследовать вопрос, намного больший, чем луна. Он проверяет, справляется ли ключевая часть общей теории относительности Эйнштейна, называемая принципом эквивалентности.
Принцип эквивалентности гласит, что любые два объекта в одном и том же гравитационном поле должны падать с одинаковой скоростью. Точно так же, как шар для боулинга и мяч для гольфа должны одновременно падать на землю, Земля и Луна должны падать вокруг Солнца (то есть вращаться вокруг Солнца) с одинаковой скоростью. «Вы чувствительны к любой разнице в том, как они вращаются вокруг Солнца, измеряя расстояние между Землей и Луной, когда они плетутся вокруг друг друга»,— говорит Мерфи. Если расстояние от Земли до Луны в конечном счете нарушит принцип эквивалентности, это выявит недостаток общей теории относительности. А это, в свою очередь, могло бы послужить основой для создания теории квантовой гравитации, которая разрешает противоречие между общей теорией относительности и квантовой механикой.
До сих пор измерения дальномера с лазерной локацией с точностью до сантиметра не показали никакой разницы в том, как быстро Земля и Луна падают вокруг Солнца. Но в 2006 году Мерфи начал собирать данные с точностью до миллиметра, используя усовершенствованную лазерную технологию и большой телескоп в обсерватории Апач-Пойнт (Apache Point Observatory) в Нью-Мексико.
По словам Мерфи, накопление достаточного количества данных потребует еще нескольких лет наблюдений, а исследователям понадобятся более сложные компьютерные модели для анализа наблюдений. К счастью, поскольку отражатели на Луне не требуют никакой энергии, он может собирать данные в обозримом будущем. В конце концов, эти наблюдения — на миллиметровом уровне или даже в меньших масштабах — могут выявить трещину в принципе эквивалентности.
Поскольку общая теория относительности принципиально несовместима с квантовой механикой, что-то в конечном итоге должно дать. По словам Мерфи, принцип эквивалентности может быть одной из таких вещей. «Мы должны перевернуть каждый камень и посмотреть, где ошибки».

Мусор одного космонавта

Термометры и отражатели были среди дюжины типов приборов, установленных на Луне. Другие устройства измеряли магнитное поле Луны и выявляли химические компоненты непостоянной атмосферы Луны. Проект Лунных данных НАСА (NASA’s Lunar Data Project) восстанавливает данные этих и других экспериментов на Аполлоне, чтобы ученые могли продолжать изучать наблюдения в течение многих лет.
«Когда у вас есть этот невероятно редкий ресурс, вы не можете не продолжать над ним работать»,— говорит планетолог Рене Вебер (Renee Weber) из Центра космических полетов им. Маршалла НАСА (Marshall Space Flight Center) в Хантсвилле (Huntsville), штат Алабама, который изучает сейсмические данные Луны. «Всегда есть новые методы, которые нужно попробовать» и лучшая компьютерная обработка, чтобы выявить ранее пропущенные сигналы.
Опираясь на лунные землетрясения, обнаруженные сейсмометрами Apollo, Вебер и коллеги сообщили в мае, что луна все еще может быть тектонически активной, о чем свидетельствуют молодые разломы на поверхности Луны, называемые дольчатые отростки. По словам Вебера, понимание лунных землетрясений может помочь НАСА и другим учреждениям решить, где посадить будущие космические корабли или построить здания на Луне. По ее словам, если эти дольчатые отростки действительно отмечают участки тектонической активности, будущие лунные посетители, возможно, захотят их избежать.
Также можно узнать, насколько хорошо выдержали инструменты Apollo, а также ненаучная атрибутика, разбросанная по лунной поверхности. Все эти вещи подвергались воздействию лунных элементов в течение десятилетий. В будущих экспедициях можно будет взять образец детрита, чтобы получить представление о том, как человеческие сообщества могут однажды оказаться на Луне.
«Каждая вещь на объектах будет абсолютно бесценным научным исследованием»,— говорит ученый-планетист Филип Метцгер (Philip Metzger) из Университета Центральной Флориды (University of Central Florida) в Орландо. Он может вообразить, как тщательно изучает влияние ультрафиолетового излучения, солнечного ветра и других факторов на все — от батарей до объективов фотоаппаратов, полотенец и затычек для ушей.
Мецгер видит ценность во всем, что осталось на Луне, включая выброшенные астронавтами мешки с экскрементами. «У нас есть исследования микробов, продолжающихся в космосе в течение очень короткого промежутка времени на Международной космической станции»,— говорит он, но проверка того, сохранились ли микробы в отходах астронавтов за последние 50 лет, может помочь определить, соответствует ли жизнь проблема прыжков между планетами или даже солнечными системами. Это «действительно важные вопросы о положении жизни в космосе», говорит он.
Мецгер видит ценность во всем, что осталось на Луне, включая выброшенные астронавтами мешки с экскрементами. «У нас есть исследования микробов, продолжающихся в космосе в течение очень короткого промежутка времени на Международной космической станции»,— говорит он, но проверка того, сохранились ли микробы в отходах астронавтов за последние 50 лет, может помочь определить, является ли проблемой для жизнь прыжки между планетами или даже солнечными системами. Это «действительно важные вопросы о месте жизни в космосе», говорит он.

Защита Аполлона

В то время как Метцгер и другие космические ученые надеются, что остатки Аполлона могут рассказать нам больше о том, как люди будут жить на Луне, Бет О'Лири (Beth O’Leary) и другие археологи надеются сохранить эти предметы в качестве свидетельств человеческого стремления туда добраться.
«Пространство — это не вакуум. Мы привносим в нее нашу культуру»,— говорит О'Лири, из Университета штата Нью-Мексико (New Mexico State University) в Лас-Крусес (Las Cruces). Остатки мест Аполлона являются важными реликвиями единственного времени в истории человечества. Мемориалы астронавтов, послания мира и памятные таблички на Луне являются очевидными частями наследия. Но «даже научный материал имеет культурное значение»,— говорит она. Более 400000 американцев космического возраста из более чем 20000 компаний и университетов по всей стране объединились, чтобы отправить астронавтов Аполлона на Луну. Такое массовое сотрудничество само по себе было «культурным актом, а также научным или инженерным подвигом», говорит О'Лири.
К сожалению, обеспечить правовую защиту для исторического сохранения площадок Аполлона не так просто. Не ожидайте, что Соединенные Штаты в ближайшее время создадут на Луне Национальный парк Аполлона. Как бы забавно это ни звучало, это нарушило бы Договор по космосу 1967 года, в котором говорится, что ни одна нация не может претендовать на суверенитет над поверхностью Луны.
НАСА опубликовало руководство о том, как избежать разрушения артефактов Аполлона при подготовке многих стран и компаний, которые борются за парковочные места на Луне. В этой книге правил содержатся такие правила, как расстояние, на которое будущий лунный космический корабль должен приземлиться от мест Аполлона, чтобы выхлоп ракеты не стер первый отпечаток ботинка Нила Армстронга с лица Луны. Эти принципы не имеют обязательной юридической силы, говорит Мецгер, но «ни одна компания не захочет быть известной как компания, которая разрушила одну из площадок Apollo».
Мишель Хэнлон (Michelle Hanlon), которая специализируется на космическом праве в Университете Миссисипи (University of Mississippi) в Оксфорде, нацелена на гораздо более широкое соглашение по защите объектов Аполлона. Ее некоммерческая организация For All Moonkind ищет от ООН защиты реликвий на Луне. Комитет ООН по использованию космического пространства в мирных целях (Committee on the Peaceful Uses of Outer Space) является «идеальным местом для переговоров по новому договору о наследии в космосе», говорит Хэнлон, хотя она подозревает, что для заключения такой международной сделки могут потребоваться десятилетия.
К тому времени гораздо больше людей, чем профессиональных космонавтов, могут ходить по луне, что вызывает беспокойство по поводу посетителей, расхищающих артефакты Аполлона. В 2015 году сумка лунного образца, использованная Армстронгом, была ошибочно продана на правительственном аукционе за 995 долларов, а затем перепродана за 1,8 миллиона долларов. Другие памятные вещи космической эры были проданы по аналогичным астрономическим ценам.
«Если НАСА может потерять сумку Армстронга, как они смогут отслеживать все артефакты», как только люди начнут совершать регулярные поездки на Луну? Спрашивает Ханлон. «Вы можете представить, что грабители прилетают и просто хватают артефакты и возвращаются для их продажи».
Это не просто артефакты Аполлона, которые Хэнлон хочет сохранить. В начале этого года Китай выпустил первый марсоход на дальнем конце луны, а Израиль совершил аварийную посадку своего первого космического корабля на лунной поверхности. «Это все чрезвычайно важные вехи» в стремлении человечества прикоснуться к звездам, которые заслуживают того, чтобы их сохранить, говорит Хэнлон.

Источник: Science News


ПОПУЛЯРНЫЕ СООБЩЕНИЯ

Галлюцинации имплантированы в мозг мыши с использованием света

Астронавты Аполлона оставили мусор, сувениры и эксперименты на Луне

В Лаосе обнаружено более ста погребальных «кувшинов»

Правда о коронавирусе выходит на свет