Луна должна стать приоритетной целью в российской программе освоения космоса. Об этом напомнил академик Лев Матвеевич Зелёный в рамках выступления на XIV Школе молодых ученых «Актуальные проблемы физики», организованной Физическим институтом им. П.Н. Лебедева (ФИАН).

Школа молодых учёных, состоявшаяся в подмосковном Звенигороде в конце 2012 года, традиционно собрала молодых научных сотрудников, аспирантов и студентов старших курсов для обмена знаниями и результатами исследования по различным направлениям фундаментальной и прикладной физики и смежных областей. Важное место в работе Школы заняли обзорные тематические лекции, прочитанные известными физиками. Большой интерес вызвало выступление директора Института космических исследований (ИКИ) РАН, академика, профессора Льва Матвеевича Зелёного.

Лекция была посвящена проблемам изучения Луны и охватила широкий круг вопросов. Ещё недавно многие физики, в частности, изучающие космическую плазму (именно в этом направлении специализируется Л.М. Зелёный),  считали спутник нашей планеты малоперспективным с научной точки зрения. Однако в последние годы открылись новые аспекты, породившие волну интереса к Луне. Их обзор и составил основную часть лекции.

Открывая выступление, учёный подчеркнул, что, как ни странно, мы до сих пор не разгадали загадку появления Луны и не знаем, как она образовала с Землёй столь уникальную небесную пару. Существует шесть моделей, объясняющих природу формирования спутника, из которых сегодня превалируют две: модель совместного формирования и модель гигантского столкновения. Согласно первой, Земля и Луна сформировались одновременно, в непосредственной близости друг от друга; вторая гласит, что прото-Земля столкнулась с другим небесным телом, а из выброшенного при столкновении вещества сформировалась Луна. Также рассматривается так называемая «гипотеза косого удара»: крупное тело, размером с Марс, врезалось в Землю и «срезало» участок верхних слоёв, из которого затем образовался спутник. Эта модель хорошо объясняет обеднённость лунного ядра, сходство изотопов кислорода у Земли и Луны, а также нынешнюю, почти точно круговую орбиту Земли. Эти гипотезы постоянно конкурируют, потому что исследования предоставляют всё новые и новые аргументы в пользу каждой из них. Ответить на вопрос о появлении Луны помогут подробные исследования её ядра.

Л.М. Зелёный: «Как в сейсмической томографии на Земле, надо расставить по Луне большую сеть сейсмографов. При ударе метеоритов она начнёт «звенеть» и, сравнивая сигналы, мы сможем получить необходимые данные о ядре. Пока информации с нескольких сейсмографов, которые были установлены «Аполлонами», не хватает».

Академик рассказал об истории исследования Луны, важнейшим периодом которой стала лунная гонка, развернувшаяся между СССР и США в 1960-70-е годы и принёсшая много научных плодов. В числе эпохальных «первых шагов», сделанных Советским союзом в исследовании Луны, был и первый автоматический возврат образцов лунного грунта на Землю, которые остаются неоценимом материалом для научных исследований до сих пор. Капсулы с грунтом, привезённые аппаратами «Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24», сейчас играют роль своеобразного ориентира при планировании доставки образцов пород на Землю.

Лектор уделил большое внимание обзору особенностей Луны, значительно влияющих на возможность её изучения и освоения.

Л.М. Зелёный:«Уже в ходе первых исследований выяснилось, что Луна покрыта пылью. Это серьёзный фактор для возможного освоения спутника: помимо того, что мелкодисперсные частицы создают трудности для человека и техники, они приобретают заряд, взаимодействуя друг с другом и с поверхностью Луны, что приводит к появлению электрических полей и своеобразной лунной динамики».

Помимо этого, Луна подвержена действию плазмы солнечного ветра, ультрафиолетовому и рентгеновскому излучению Солнца и магнитосферы нашей планеты. Луна представляет собой часть своеобразной комплексной плазменно-пылевой системы, изучение которой, по мнению академика, не только интересно с научной точки зрения, но и будет иметь большое значение для освоения «соседки» Земли.

Возвращаясь к истории, Лев Матвеевич напомнил, что в 1990-е годы, с возобновлением полётов на Луну, внимание учёных привлекли её полярные области. Из-за того, что солнечный свет падает на полюса почти по касательной, он не попадает в кратеры, и внутри появляются так называемые «постоянно затенённые области». Выяснилось, что в них аккумулируется вода – в виде поверхностного льда, причём с органическими включениями. Это сразу вызвало интерес к Луне и вывела «лунную гонку» на новый виток: появился ряд американских аппаратов, несколько проектов планируется в Европейском космическом агентстве. Кроме того, бурное соперничество в космических, в том числе лунных, исследованиях сейчас наблюдается между новыми «игроками» рынка: Китаем, Японией и Индией. С последней Россия планирует осуществить совместную программу под названием «Луна-Ресурс». В её рамках предполагается в 2017 году «посадить» аппарат в районе Южного полюса, исследовать местные ресурсы и, возможно, доставить луноход и собрать образцы грунта для отправки на Землю.

Схема полярного посадочного аппарата «Луна-Глоб» (рисунок предоставлен докладчиком)

Целью другого проекта – «Луна-Глоб» – станет наблюдение за Луной с орбиты и посадка аппарата в районе Северного полюса. Запуски в этой программе планируются уже в 2015 и 2016 годах. При этом Л.М. Зелёный отметил, что ошибки, которые привели к неудаче спутника «Фобос-Грунт» (на нём предполагалось отработать многие методики), были учтены и лунная программа сейчас представлена в значительно скорректированном виде.

Помимо исследования состава грунта и физических процессов на лунных полюсах в цели проектов «Луна-Ресурс» и «Луна-Глоб» входит изучение взаимодействия космической плазмы с поверхностью и свойств экзосферы в полярных зонах, исследование внутреннего строения Луны методами глобальной сейсмометрии, а также изучение космических лучей сверхвысоких энергий. Выполнять работу будут установленные на борту приборы российского и зарубежного производства, один из которых разрабатывается в ФИАНе. Установка под названием ЛОРД (Лунный орбитальный радио-детектор) будет, в частности, регистрировать космические лучи ультравысоких энергий по их когерентному радиоизлучению, используя Луну в качестве мишени.

Говоря о практической ценности лунной программы, лектор заметил, что Луна может стать эффективным и недорогим исследовательским полигоном. «Возможно развёртывание работ по радиоастрономии, оптической астрономии, астрофизическим исследованиям, исследованиям космических лучей, ведь на Луне хороший астроклимат, отсутствуют атмосферные поля, облака, радиошум, столь мешающие при наблюдениях с Земли. С точки зрения развития науки можно многое получить, и эксперименты будут намного дешевле и эффективнее, чем если их проводить на искусственных спутниках».

Оценивая перспективы освоения Луны и создания обитаемых лунных баз, Л.М. Зелёный обратил внимание слушателей на то, что подходящих и тем более оптимальных для этого мест на поверхности нашего спутника не очень много и, следовательно, интерес ним будет возрастать. «Так же, как сейчас в Антарктике, начинается борьба за прежде никому не нужные территории. Может, в XXI веке мы увидим такую конкуренцию за освоение Луны и, конечно, не хочется оставаться в ней последними», отметил академик.