«Знание - сила» 1962 год, №9, с.21-24
Луна ведь обыкновенно делается в Гамбурге.
Н. В. Гоголь. Записки сумасшедшего
Что ж, Поприщин в «Записках сумасшедшего» ошибался только адресом. Луну действительно делают на Земле. Конечно не всю, а кусочки, своего рода модели лунной поверхности...
Луна хорошо видна на нашем небе. Мы сумели познакомиться даже с ее оборотной стороной. Но мы пока можем смотреть на наш естественный спутник только как ребенок на игрушку в витрине. Витрину заменяют почти 400 тысяч километров космического пространства. Электромагнитные волны — свет и радиоизлучение — вот наши разведчики. Они показали нам горы и равнины Луны, дали возможность измерить температуру и даже электропроводность и теплопроводность ее поверхности. Но пока ее нельзя потрогать руками, и ученые только догадываются, делают предположения о строении и составе лунной тверди.
Гипотезы не выносят одиночества. Сменяя одна другую, «сосуществуя» большой и не очень дружной семьей, собрались они в научных книгах и журналах. Что же они утверждают?
Самая старая из гипотез смотрит на вещи просто. Луна покрыта горными породами типа земных, только более темными. Воздуха нет, воды нет — нечему разрушать скалы, они сохраняются в неприкосновенности целые миллионолетия. Но... радиоизмерения показали, что теплопроводность поверхностного слоя Луны в миллион раз меньше, чем земного гранита, который, по нашим понятиям, слабо проводит тепло. Ни одно плотное тело не может иметь такую низкую теплопроводимость.
Тогда пыль! — говорит другая гипотеза, — пыль покрывает лунный шар. Она лежит всюду, где тонким покровом, где потолще, а моря заполняет слоем в десятки и сотни метров. Космические частицы, ультрафиолетовые лучи крошат лунные породы. Эта космическая терка работает медленно и верно. Правда, нет ветра и воды, чтобы разносить пыль по всей Луне. Но вместо них трудятся удары микрометеоритов, тепловое движение молекул, лунотрясения.
Все это выглядит довольно убедительно. Но вот сомнения. Почему пыль держится даже на крутых склонах гор? Ведь незаметно, чтобы горы в зависимости от крутизны меняли окраску. И потом, мелкую пыль должны выметать своим давлением лучи Солнца.
Американец Т. Голд отвел первое возражение, напомнив, что пыль может быть подвижна и текуча только на самой поверхности, ниже она так уплотнена, что может удержаться и на отвесной стене.
Итак, Луна насквозь пропылилась. Но какая это пыль — вот в чем вопрос!
Л. Н. Радлова, Г. Юри и другие заявили, что пыль тут метеорная, принесенная из космоса. За миллионы лет слой ее должен достигнуть по меньшей мере сантиметровой толщины.
Наконец, сторонников «пыльных» гипотез «примирил» В. В. Шаронов. По его мнению, метеориты, падая на Луну, взрываются и, рассыпаясь, дробят в свою очередь лунный «грунт», пыль получается смешанной.
Впрочем, изобретение гипотез о строении лунной тверди отнюдь не остановилось, на это снова и снова толкала астрономов все та же теплопроводность! Пыль, слежавшись, не может быть столь мало теплопроводной.
Кроме того, для радиоволн поверхность Луны гладка, как бильярдный шар, но для света шероховата, как пемза. И свет, и радиоволны — электромагнитные колебания — только разной частоты. Волны света гораздо короче, поэтому они лучше «чувствуют» неровность Луны. И как-то трудно представить, что могло бы придать пыли такую шероховатость? Может быть, все-таки грунт Луны не пыль? Может быть, это что-то вроде шлака? К такому выводу пришла лаборатория планетной астрономии обсерватории Ленинградского университета.
А чтобы выяснить строение лунной поверхности, из туфа изготовляли самые разные фигуры, его дробили, оплавляли. В разных лабораториях «образчики» Луны для полноты сходства обрабатывали потоками элементарных частиц и ультрафиолетовыми лучами, помещали в вакуум, подвергали действию жара и холода... Чего только с ними не делали!
На пути были и победы и почти курьезы. Вдруг оказалось, что полное соответствие характеру отражения от Луны света дает такая модель: плоскость с ровными углублениями квадратного сечения. Круглые и даже шестигранные ямки не подходили. Но ведь некому и нечему на Луне сделать такие геометрически правильные квадраты. Дробленый туф удовлетворяет многим требованиям. И все-таки, видимо, не всем... Работа продолжается. Надо же узнать, чем покрыта Луна!
НА ЛУННОМ БЕЗДОРОЖЬЕ
Застывшие неподвижно конусы кратеров, покрытые сеткой глубоких трещин плоскогорья, пики одиноких утесов и усеянное яркими звездами вечно черное небо, — такой предстанет Луна глазам космонавтов.
Однако прежде чем на поверхность Луны ступит нога человека, там появятся полностью автоматические или же управляемые на расстоянии передвижные лаборатории. Какими они будут?
Вы видите на рисунках несколько проектов, разработанных за рубежом. Поражает их необычный вид и разнотипность. Впрочем, это понятно. Способ передвижения лунной лаборатории будет прежде всего зависеть от рода поверхности. Преодолевая лунное бездорожье, машинам придется карабкаться по горным склонам, перебираться через песчаные «реки», глубокие расщелины и изрытые метеоритными кратерами «поля». Для каждого вида поверхности существует наиболее предпочтительный способ передвижения.
Среди нагромождений камней легче всего пройти машине шагающей — с ногами, как у насекомого. Одна из таких шагающих лабораторий напоминает что-то вроде чертежного кульмана. Вместо «доски» у него огромная пластина, составленная из множества фотоэлементов. Они будут преобразовывать солнечные лучи в электрическую энергию, которая приведет в движение автоматическую лабораторию. Укрепленная на поворотном кронштейне телевизионная камера передаст все, что увидит «телеглаз», оператору, который сможет в случае необходимости взять на себя дистанционное управление этим «пауком».
Правда, управлять такой передвижной лабораторией с Земли довольно затруднительно. Радиосигнал, посланный с Луны, достигнет Земли только через 1,28 секунды, столько же времени займет «путешествие» сигнала, посланного на Луну. К этому нужно прибавить время, необходимое для того чтобы электромагнитные импульсы нарисовали на телеэкране изображение (0,4 секунды). Всего с момента, когда телекамера подвижной лаборатории обнаружит препятствие, и до момента, когда поступит соответствующее распоряжение с Земли, пройдет 2,96 секунды. При скорости, скажем, 8 километров в час лаборатория за это время передвинется на 6,6 метра и может свалиться в пропасть или налететь на скалу. Поэтому нужно предусмотреть, чтобы электронный «мозг» лаборатории мог принимать самостоятельные решения и отдавать соответствующие команды.
Любопытна конструкция лунной лаборатории с «ногами», у которых вместо «ступней» гусеницы. Как считают ее творцы, она сможет перешагнуть через расщелину, взобраться на вершину кратера, преодолеть ущелье, засыпанное песком.
Хотя у гусеничных машин много достоинств, они обладают и недостатками: займут много места в ракете, более тяжелы, чем «паучьи ноги», требуют для своего движения больше энергии.
Наряду с гусеничными приводами усиленно разрабатываются колесные конструкции. Считается, например, что трехосный экипаж со сферическими баллонами будет обладать достаточной проходимостью и успешно конкурировать с гусеничными машинами.
| ГИПОТЕЗЫ • ПРЕДПОЛОЖЕНИЯ • ПРОЕКТЫ |
Что за чепуха? Может ли быть самум на Луне? В Сахаре — это другое дело. Но на Луне, где нет ветра... Что способно вызвать на Луне песчаную бурю?
Однако об этой опасности, которую следует иметь в виду космонавтам, говорит не какой-нибудь незадачливый фантаст, а солидная исследовательская организация — Национальное управление авиации и космонавтики США. Как считают американские специалисты, космонавтам, оказавшимся на Луне, надо быть готовым к гораздо более сильным самумам, чем сахарские.
Разумеется, причина таких бурь — отнюдь не ветер. Их могут вызвать потоки микрометеоритов — космической пыли, которая с огромной скоростью ударяется о поверхность Луны (спутник Земли ведь не защищен атмосферой!) и взрывается с выделением больших количеств энергии. При этом пылевидные породы, якобы покрывающие твердую поверхность Луны, будут с большой скоростью взмываться вверх, вызывая подобие самума.
В то время как американские ученые пугают будущих космонавтов песчаными бурями на Луне, известный английский физик Либби утверждает, что их, возможно, ждет на нашем естественном спутнике приятный сюрприз. На дне лунных кратеров они могут найти... запасы нефти.
Гипотеза Либби основана на том факте, что в некоторых каменных метеоритах обнаружен парафин. Ученый полагает, что бесчисленные метеориты, усыпавшие поверхность Луны, могли доставить на нее значительное количество этого родственника нефти. Таким образом, на поверхности Луны могло накопиться достаточное количество углеводородов, из которых со временем образовались богатые нефтяные месторождения.
Если подсчитать общий вес электронов в верхних слоях земной атмосферы, то окажется, что это всего несколько граммов. Вроде бы совершенно ничтожная величина. Однако без этих нескольких граммов была бы невозможна дальняя радиосвязь — плавающие на большой высоте электронные облака отражают радиоволны, направляя их снова к Земле.
Плотность этих облаков (именно ею определяется способность отражать радиоволны) меняется в течение дня и зависит прежде всего от положения Солнца на небосводе. Но не только от этого.
Устойчивость дальнего радиоприема зависит также от «настроения» Солнца. Если на его диске появляются темные пятна, в атмосфере Земли происходит что-то неладное: радиоприемник ловит вдруг какие-то непонятные шумы и трески, заглушающие голос или музыку, радиосвязь становится неустойчивой, порой совсем прекращается.
Как считают, пятна на Солнце служат источником интенсивного излучения, которое способно дополнительно ионизировать верхние слои газового покрывала нашей планеты. Из-за этого плотность электронных облаков увеличивается. Так как пятна перемещаются по солнечному диску, состояние ионосферы в разное время неодинаково. Неодинаковы и условия радиоприема, или, как говорят специалисты, условия радиопогоды.
А нельзя ли составлять прогнозы радиопогоды, чтобы заранее знать, в какое время и на каких волнах будет наиболее устойчивая радиосвязь?
Радиоинженеры полагают, что это возможно. Но для этого нужно знать «долю» каждого пятна на Солнце в общем потоке радиации, выбрасываемой светилом. Правда, выяснить это довольно трудно.
Интересный путь предложили недавно инженеры польского Института связи. Изучая состояние радиопогоды во время частичного солнечного затмения в феврале этого года, они установили зависимость между фазой затмения (а следовательно, между расположением пятен) и состоянием ионосферы. Оказалось, интенсивность ионизирующего излучения ультрафиолетовых и рентгеновых лучей не зависит, как правило, от размеров пятна. Польские ученые обнаружили две группы пятен (занимающих, кстати, ничтожную часть площади солнечного диска), с поверхности которых излучалось почти 25% ионизирующей радиации Солнца. Метод, предложенный польскими учеными, позволит, по-видимому, решить проблему краткосрочных прогнозов радиопогоды.
До сих пор ученые считали, что жизнь может возникнуть только на планетах, вращающихся вокруг звезд. Однако недавно известный американский астроном Харлоу Шэпли выдвинул гипотезу, в корне противоречащую этому общепринятому мнению.
Изучая процессы возникновения звезд, он пришел к неожиданному выводу: бесчисленные звезды, как зарегистрированные в объемистых звездных каталогах и атласах, так и те, которые еще предстоит открыть с помощью сверхмощных телескопов будущего, — все это лишь ничтожная часть звезд, находящихся в доступном нашим глазам и приборам объеме Вселенной.
— Мы можем обнаружить, — утверждает ученый, — лишь светящиеся и притом крупные звезды. Темные звезды мы замечаем лишь в совершенно исключительных случаях. Между тем они совсем не такое редкое явление. В пространстве между редкими светящимися звездами находится множество недоступных нашим инструментам небольших темных звезд.
Расчеты Шэпли показывают, что масса каждой из них составляет от одной десятой до одной сотой массы Солнца. Иными словами, по величине эти небесные тела располагаются где-то посередине между крупнейшими планетами и Солнцем нашей системы. На некоторых из них, по мнению астронома, могут возникнуть условия, необходимые для жизни.
При некотором значении массы — среднем между массой Юпитера и красных карликов, — говорит он, — температура поверхности становится такой, что у звезды появляется твердая оболочка, вода становится жидкостью, а не паром. Вот тогда-то может случиться, что редко, но неуклонно вспыхивающие в атмосфере молнии будут способствовать химическим реакциям, приводящим к образованию аминокислот и нуклеиновых кислот — предшественников белков, клеток и простейших организмов.
Пусть некоторые из этих реакций и редки, — рассуждает ученый, — но законы космоса таковы, что и редчайшие явления в нем происходят достаточно часто. Условия же на звездах, покрытых твердой корой и согреваемых собственным внутренним жаром, должны быть примерно такими же, что и на планетах нашей солнечной Системы. Во всей известной нам части Вселенной законы химии, разумеется, одни и те же. Правда, биохимия этих, дальних миров может показаться странной жителям Земли. Живые существа их могут обладать органами чувств, воспринимающими, например, длинноволновые излучения или магнитные поля. Фотосинтез может иметь совершенно иной характер.
Метеориты входят в земную атмосферу со скоростью, достигающей нескольких десятков километров в секунду. Пронизывая воздушное покрывало нашей планеты, они раскаляются добела. И все-таки многие из них не сгорают. Почему?
Французская печать сообщает об интересной гипотезе, высказанной работниками одного из научно-исследовательских институтов. Возможно, полагают они, что железо-никелевые метеориты обладают кристаллической решеткой особого вида, неизвестного на Земле. Поэтому «небесная» никелевая сталь может настолько же превосходить «земную», насколько алмаз превосходит древесный уголь, имеющий совершенно тот же химический состав и отличающийся лишь строением атомной решетки.
Однако, считают французские ученые, во время прохождения метеоритов сквозь атмосферу и при ударе о землю кристаллическое строение металла изменяется и поэтому обнаружить «небесную» решетку в найденных метеоритах до сих пор не удалось.
Если это действительно так и если бы металлофизикам и металлургам удалось раскрыть тайну строения метеоритов, то человек, может быть, получил бы материал с фантастическими свойствами. Насколько упростилось бы возвращение на Землю космических кораблей, если бы они были сделаны из «небесного» сплава!
Недавно французские ученые, до сих пор почти не принимавшие участия в исследовании космоса, разработали проект спутника, который сможет «своим ходом» двигаться по спиральной орбите, удаляясь от Земли.
Выведенный на обычную круговую орбиту «европейской» ракетой «Блю Стрэк», «Фаэтон» — так назван этот спутник — спустя некоторое время развернет «юбочку», которая образует параболический рефлектор диаметром в четыре метра. Собранные им солнечные лучи будут сконцентрированы в пучок, энергия которого будет испарять ртуть, заполняющую особый «котел». Перегретый ртутный пар заставит работать миниатюрные турбогенераторы, питающие приборы и рации.
Кроме того, энергия ртутного пара будет использована для испарения жидкого водорода, запасенного в баках. На нем-то и должны работать ракетные двигатели спутника. Набирая за счет этого скорость, «Фаэтон» будет подниматься с каждым оборотом все выше и выше.
Авторы проекта рассчитывают, что таким образом «Фаэтон» сможет достичь высоты в 36 тысяч километров и стать «неподвижным» спутником, совершающим оборот вокруг Земли точно за то же время, за которое она совершает поворот вокруг своей оси.
Проект, что и говорить, занятный, и заслуживает имени «Фаэтона», сына древнегреческого бога Солнца — Гелиоса. Но многое в нем вызывает недоумение. Например, в полной ли мере учтено разъедающее действие горячих ртутных паров, правильно ли рассчитано потребное количество водорода? Нет никакой уверенности, что дело пойдет дальше изготовления модели «Фаэтона» в натуральную величину.
Армалон — это особая ткань. Из нее предполагают шить защитную одежду для людей, имеющих дело с ракетным топливом. Изготовлена она в лаборатории фирмы Дюпон в Вильмингтоне (США). Считают, что эта ткань способна защитить человека от сильного жара, например, при взрыве, от химических и механических воздействий. Ткань эта вырабатывается из синтетических материалов, имеет слоистую структуру, а снаружи покрыта тончайшим слоем золота. Золотое покрытие, как утверждают химики фирмы Дюпон, отражает инфракрасные лучи лучше, чем полированные зеркала телескопов. Поэтому человек в легком комбинезоне из армалона остается невредимым даже в том случае, если при вспышке температура вокруг него мгновенно поднимается до 1650 градусов. Температуру порядка 550 градусов он выдерживает до минуты, а 260 градусов — несколько часов.
Человеку мало попасть на Луну, он хочет обосноваться на ней. Но какой это неуютный мир! Без воздуха, без воды. Только голые скалы и после полумесячной ночи полмесяца светит жгучее солнце.
Но солнечные лучи — это энергия, а энергия — это если не все, то очень многое. Французский журнал «Сьянс э Ви» сообщил недавно о любопытных попытках «перерабатывать» с помощью солнечной энергии горные породы. Эти эксперименты проводились сотрудниками гелиоэнергетической лаборатории в Азузе. Солнечные лучи, отраженные большим параболическим зеркалом, собираются в очаге и нагревают помещенную туда породу почти до температуры поверхности Солнца. В очаге поддерживается вакуум — почти такой, как на Луне. Осуществить это нетрудно: ведь солнечную печь можно сделать из стекла. Лучи легко проходят сквозь стеклянные стенки, почти не нагревая их, и отдают тепло материалам, положенным в самый очаг.
Здесь и происходит «переработка» горных пород. Камень кипит, возгоняется, разлагается. Среди продуктов разложения — значительное количество воды, кислород и жаростойкий стекловидный остаток. Исследователи полагают, что кроме драгоценных (в лунных условиях) воды и кислорода можно будет добывать таким способом и многие другие вещества, которые иначе пришлось бы доставлять с Земли.