Ледяные депо: Четыре способа найти воду
Окончательное доказательство существование на спутнике замороженной воды потребует анализа автоматическими зондами — например, миссией Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), которая будет нести ряд инструментов, предназначенных, прежде всего, для этой цели. Запуск ее намечен на конец этого года; LRO станет лишь первым из ряда автоматов, которые проведут исследования Луны для подготовки к возведению там постоянной обитаемой базы. Они должны будут детально исследовать топографию спутника, особенности радиационной обстановки на нем, температурных условий и химического состава. А главное — они поведут поиски воды, которая вполне может скрываться в глубоких складках лунного ландшафта.
Практически вся поверхность Луны суха намного сильнее, чем земные пустыни. Температура у нее в течение лунного дня может превышать 100ОС, так что лед быстро тает, а вода быстро испаряется с нее. Гравитационное поле спутника слишком слабо, чтобы эффективно удерживать водяной пар от разлетания в космическое пространство. Но замороженная вода, если она здесь есть, вполне может скрываться в глубоких расселинах, которые достигают нескольких километров в глубину. Некоторые области в этих каньонах постоянно остаются в тени, и температура здесь никогда не поднимается выше -240ОС. Этого более чем достаточно, чтобы надолго удержать залежи льда.
Конечно, добывать воду в таких местах — дело не самое простое, но это в любом случае легче, чем доставлять ее с Земли. Первые лунные обитатели смогут использовать ее не только для питья, но и для выращивания в теплицах растений, а расщепление молекулы воды (за счет энергии, вырабатываемой солнечными батареями) даст им прекрасное ракетное топливо — водород, плюс кислород для дыхания.
Некоторые данные, собранные предыдущими лунными миссиями, позволяют предположить, что в глубоких кратерах может скрываться до 1 куб. км водяного льда. Состоявшиеся в 1990-х миссии Clementine и Lunar Prospector обе обнаружили косвенные свидетельства присутствия на спутнике — верней, в окрестностях его полюсов — воды, или другого богатого водородом вещества. Однако эти данные оставляют массу сомнений, которые и должна развеять миссия LRO. Но задача эта с высоты 50 км, на которой будет располагаться спутник, довольно нетривиальна. На зонде LRO будут установлены сразу 4 инструмента, которые так или иначе помогут в поисках льда.
Самый простой способ удостовериться в наличии ледяных отложений в глубине расщелины — просто увидеть их. Но на лишенной атмосфере Луне солнечный свет не рассеивается, и тени здесь намного чернее, чем на Земле (кстати, это создает один удивительный эффект, который поразил первых астронавтов на нашем спутнике — мы писали об этом в заметке «Черное и белое»). Так что для того, чтобы заглянуть в темные глубины лунного ландшафта, LRO использует другой источник — свет звезд. Как он ни слаб в сравнении с солнечным, бортовой датчик LAMP сможет регистрировать отраженный лунной поверхностью свет (в ультрафиолетовом диапазоне). Если отражение происходит ото льда, то в спектральных характеристиках света можно будет обнаружить характерные линии.
Кроме того, зонду поможет бортовой лазер, который на несколько мгновений будет подсвечивать интересующие ученых участки поверхности. На самом деле, основная задача лазерного альтиметра LOLA — картографирование, но свойства отраженного луча также смогут сказать кое-что о свойствах поверхности, от которой от отразился — например, не водяной ли это лед.
Ледяные кристаллы обладают и еще одним интересным свойством: они абсорбируют нейтроны. Лишенная собственного магнитного поля Луна постоянно подвергается настоящей бомбардировке из космоса, встречая мощные потоки излучения, которое создает поток нейтронов, уносящихся обратно в космос. Так что на зонде LRO будет иметься и бортовой детектор нейтронов ЛЕНД, который разрабатывается в России. И если аппарату доведется пролететь над областью, богатой ледяными отложениями, ЛЕНД зафиксирует заметное падение этого нейтронного потока.
Еще одним из инструментов, которые помогут в поиске льда, станет термометр, который сможет проводить удаленные замеры температуры на поверхности Луны — в том числе и в вечно темных кратеров. Термометр должен подтвердить, что температурный режим в заинтересовавших ученых участках действительно подходит для того, чтобы сберечь лед.
Ну а уж если даже со всем этим внушительным арсеналом зонду LRO не удастся найти водяной лед, его там наверняка нет вовсе. И это станет серьезным разочарованием для ученых — и всех, кто ждет новых успехов человечества в освоении космоса. Ведь специалисты очень надеются на нее — и даже разрабатывают системы добычи лунного льда («Подножный корм для базы»).
По сообщению NASA