Лунный заяц, картофель и звезды: тайны обратной стороны Луны

Но обратная сторона преподнесла другой сюрприз: она оказалась совсем непохожей на ту Луну, которой мы привыкли любоваться в небе. Астронавт экспедиции Apollo 8 Уильям Андерс, которому в 1968 году довелось в числе первых увидеть обратную сторону спутника своими глазами, сказал, что она напоминает песочницу после детского дня: практически лишенная ровных участков, густо испещренная кратерами.

Гладкие лунные моря покрывают почти треть видимой стороны, но только 1% обратной. Из более чем 20 этих обширных, залитых темным вулканическим базальтом равнин целиком на обратной стороне находятся только два – море Мечты и море Москвы. Здесь вообще много знакомых нашему уху топонимов, появившихся после первых пролетов советских аппаратов, а затем и в первом атласе, подготовленном Академией наук СССР в 1960 году. Кратеры Иоффе и Белопольский, Вавилов и Титов – обратная сторона Луны усеяна воронками намного гуще, чем видимая. Все выглядит так, будто с одного бока молодая Луна остыла раньше, а с другого еще долго периодически заливалась лавой, которая стирала следы случайных метеоритов.

Нехватки в моделях, объясняющих эту странность, нет. Так, различия полушарий могли появиться после удара особо крупного обломка Тейи – гипотетического небесного тела, которое лишь незадолго до того само столкнулось с Землей и привело к появлению Луны. А в 2016 году «двуличие» связали с дополнительным потоком тепла, который получала видимая сторона еще молодого спутника от Земли. В результате обратная сторона охлаждалась и конденсировалась быстрее и оказалась толще, так что столкновения с метеоритами оставляли на ней лишь шрамы. Видимая же долгое время была слишком тонка, и многие удары заставляли ее кору трескаться, вызывая разливы тогда еще расплавленной магмы и образование многочисленных видимых с Земли морей.

Их темные пятна вызывают в памяти туманные образы и многим напоминают кролика – и «кролики» на Луне действительно имеются: именно в честь мифического нефритового зайца Юйту называются китайские луноходы, а вся серия китайских лунных миссий носит имя его небесной хозяйки Чанъэ. Очередная из них – Chang’e 4 – стала первой в истории, отправленной для высадки на обратной стороне Луны.

Различия между видимой и обратной сторонами Луны отражаются и в разных подходах к их будущему освоению. Первая привлекает своей доступностью и удобством связи с Землей, и где-нибудь здесь вскоре начнется создание постоянной базы. Обратная сторона – изолированное царство тишины и вечного покоя, не нарушаемого ни беспрерывным радиошумом Земли, ни геологической активностью. Астрономы питают большие надежды на установку здесь огромного (вплоть до 100 км в диаметре) телескопа, который сможет вести наблюдения, недоступные для других инструментов. Однако для миссии Chang’e 4 научные задачи далеко не главное. Как и вся китайская лунная программа, она носит скорее технический характер. Тем не менее ее работа затрагивает оба эти направления: новые наблюдения и эксперименты пригодятся и для строительства обитаемой станции, и для работы перспективного мегателескопа.

В 61 500 км за Луной находится условная точка либрации L2 – одно из мест, где притяжения Луны и Земли уравновешивают друг друга и центробежную силу. Расположенный здесь зонд останется на месте, а все, оказавшееся поблизости, будет испытывать слабую тягу к этой точке. Так и почти полутонный зонд Queqiao («Сорочий мост») описывает круги вокруг L2, двигаясь по гало-орбите, чтобы постоянно удерживать в видимости и Землю, и обратную сторону Луны, где работает спускаемый аппарат. Это позволяет поддерживать связь с миссией, недоступной для прямых коммуникаций, а заодно проводить астрономические наблюдения. Queqiao стартовал на борту ракеты Long March 4C и прибыл к цели еще в июне 2018 года, став первым зондом, работающим на такой необычной орбите. На борту он доставил пару 45-килограммовых микроспутников Longjiang для изучения поверхности Луны. Автоматический запуск первого прошел неудачно, однако Longjiang-2 благополучно вышел на расчетную траекторию.

Основная часть миссии стартовала 7 декабря с космодрома Сичан с помощью ракеты-носителя Long March 3B. 3 января спускаемый аппарат должен совершить мягкую посадку в бассейне Южный полюс – Эйткен, древнейшей и крупнейшей на Луне ударной структуре, близ гладкого и округлого кратера Карман диаметром около 180 км. Толщина коры в этой области невелика, что обещает неплохие перспективы изучения мантийных пород. Сам 3,6-тонный модуль копирует предыдущую миссию Chang’e 3, он даже был произведен в качестве дублера, но с тех пор прошел серьезную модернизацию и стал тяжелее в целых три раза. Помимо нескольких камер, аппарат несет новые научные инструменты, изготовленные партнерами из Европы, – например, спектрометр LFS для регистрации вспышек, создаваемых ударами солнечных частиц о поверхность Луны. Питается зонд от бортового радиоизотопного термоэлектрогенератора (РИТЭГа).

По легким откидным рельсам из спускаемого модуля на поверхность выкатится еще один бывший дублер Chang’e 3, небольшой луноход. Как и его предшественник, «лунный заяц» Yutu, он движется на шести колесах, оснащен парой солнечных панелей и тарелкой антенны, хотя и лишился его роботизированной руки-манипулятора. 140-килограммовый ровер размерами 1,5 х 1,0 х 1,1 м несет инфракрасный спектрометр и георадар для картографирования поверхности и лежащих ниже структур, а также шведский анализатор ASAN для наблюдения за взаимодействием солнечного ветра, реголита и местных магнитных полей. Оснащен он и камерами, включая панорамную – точно такую, как и та, что помогла предыдущему «зайцу» прислать на Землю потрясающие снимки.

Специалисты отмечают, что миссия не слишком хорошо вооружена для проведения химического анализа, и помимо изучения магнитных явлений главное ее научное направление составляет геофизика – понимание внутреннего устройства и прошлого Луны. Chang’e 4 изучит структуру обратной стороны и позволит провести дополнительные сравнения с видимой, намного более изученной. Возможно, он позволит даже установить возраст всего огромного кратера Южный полюс – Эйткен и лучше понять произошедшее при том колоссальном ударе, который оставил эту низину. Базальтовая лава, покрывающая место посадки, должна рассказать о внутреннем составе Луны и ее практически затихшем вулканизме.

Помочь создателям будущей лунной базы должен эксперимент, ради которого на борту посадочного модуля размещен целый 3-килограммовый герметичный контейнер. Заполненный водой, яйцами насекомых (включая шелкопрядов), семенами картофеля и неприхотливой резуховидки Таля, он впервые позволит напрямую проверить, как будут прорастать растения и развиваться животные в «лунном парнике». Теоретически все рассчитано таким образом, чтобы первые вырабатывали столько же кислорода, сколько сжигали вторые, и на какое-то время эта биосистема должна стабилизироваться. За развитием лунного сада будет следить видеокамера.

Многие астрономы с особенным нетерпением ждут результатов работы размещенного на борту Chang’e 4 радиоспектрометра – фактически это первый телескоп, который заработает на обратной стороне Луны. Наблюдения в радиодиапазоне от 0,1 до 40 МГц провести с Земли невозможно из-за влияния атмосферы, но аппарат попробует рассмотреть межзвездный газ Млечного Пути именно в этих волнах. Через ретранслятор орбитального модуля Queqiao собранные данные будут переданы для обработки ученым. Возможно, именно по такой схеме через несколько десятилетий на обратной стороне заработает полноценный стационарный телескоп.