• ЮРИДИЧЕСКИЕ НАУКИ DOI 10.24411/2076-1503-2020-10947 ПУГАЧЕВА С.Г., Кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова, Россия, г. Москва, e-mail: [email protected] ФЕОКТИСТОВА Е.А., Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга МГУ им. М.В. Ломоносова, Россия, г. Москва, e-mail: [email protected] ШЕВЧЕНКО В.В., Профессор МГУ, доктор физико-математических наук, заведующий отделом Исследований Луны и планет Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга ЪМГУ им. М.В. Ломоносова, Россия, г. Москва, e-mail: [email protected] КИТАЙСКИЙ ЗОНД «ЧАНЬЭ-4» В РАЙОНЕ ЮЖНОГО ПОЛЮСА ЛУНЫ Аннотация. В статье приведены технические характеристики китайского лунохода «Юйту-2», а также результаты изучения грунта южного полюса Луны в районе кратера фон Карман. Луноход «Юйту-2» доставил на Луну китайский космический аппарат «Чаньэ-4». Впервые состоялась посадка космического аппарата в районе южного полюсу Луны. Ключевые слова: Луна, автоматическая межпланетная станция «Чанъэ-4», кратер фон Карман, луноход «Юйту-2», южный полюс Луны. PUGACHEVA S.G., candidate of science, scientist, Sternberg State Astronomical Institute, Moscow State University; FEOKTISTOVA E.A., candidate of science, scientist, Sternberg State Astronomical Institute, Moscow State University; SHEVCHENKO V.V., professor, Moscow State University, doctor of physical and mathematical sciences, Head of Department of the Lunar and Planetary Studies State Astronomical Institute Moscow State University THE CHINESE PROBE CHANE-4 IN THE REGION OF THE SOUTH POLE OF THE MOON Annotation. The article presents the technical characteristics of the Chinese lunar rover “Yutu-2”, the results of studying the soil of the south pole of the Moon in the area of the von Karman crater. The lunar rover “Yutu-2” delivered the Chinese spacecraft “ Chang’E-4” to the moon. For the first time, the landing of a spacecraft took place in the region of the south pole of the moon. Key words: Moon, automatic interplanetary station “Chang’e-4”, crater von Karman, lunar rover “Yutu-2”, the south pole of the Moon. ОБРАЗОВАНИЕ И ПРАВО № 9 • 2020 296 ИННОВАЦИИ Введение В 2019 года китайская автоматическая межпланетная станция «Чанъэ-4» совершила мягкую посадку в кратере «фон Карман» в бассейне Эйткен, недалеко от Южного полюса обратной стороны Луны. Координаты места посадки станции 177,6 градуса восточной долготы и 45,5 градуса южной широты. Диаметр кратера составляет 186 км. Китайский космический корабль Чанъэ-4 доставил на обратную сторону Луны в район кратера фон Карман луноход «Юйту-2» (нефритовый заяц). Аппарат Чанъэ-4 передает информацию на Землю посредством спутника-ретранслятора «Цюэцяо» (Сорочий мост). Первый снимок, сделанный «Чанъэ-4», невидимой для землян стороны Луны приведен на рисунке 1. Рис.1. Первый снимок, сделанный «Чанъэ-4», невидимой для землян стороны Луны. Стрелки показывают место прилунения китайского космического аппарата «Чанъэ-4». Рис.2. Китайский посадочный модуль «Чаньэ-4» в кратере Фон Карман сфотографировал луноход «Юйту-2, спустившегося по специальному трапу космического модуля «Чаньэ-4» на лунный грунт. ОБРАЗОВАНИЕ И ПРАВО № 9 • 2020 297 • ЮРИДИЧЕСКИЕ НАУКИ Ближайшими соседями кратера Фон Карман являются кратер Орем на севере-западе; кратер Лейбниц на севере; кратер Финсен на северо-востоке; кратер Альдер на юго-востоке; кратеры Бойль и Гесс на юге и кратер Кеджори на юго-западе [5]. Селенографические координаты центра кратера фон Карман 44°27′ ю. ш., 176°15′ в. д., диаметр 186,4 км, глубина кратера 3 км [5] . Кратер фон Карман имеет форму близкую к круглой, кратер значительно разрушен, северную часть кратера перекрывает вал и породы, выброшенные при образовании кратера Лейбниц. Вал сглажен, перекрыт множеством кратеров различного размера. К юго-восточной части вала примыкает кратер сателлит фон Карман L, имеющий форму восьмерки. Высота вала кратера фон Карман над окружающей местностью достигает 1870 м. Дно чаши кратера плоское, затопленное базальтовой лавой, имеет альбедо ниже, чем окружающая местность за исключением пересеченной северной части. В центре чаши кратера Фон Карман расположен массивный центральный пик, которому 4 февраля 2019 года Международный астрономический союз присвоил название Mons Tai в честь горы Тайшань [7]. А незадолго до этого события «Чанъэ-4» сделал и самый первый снимок с поверхности невидимой для землян стороны Луны (рис. 1). Рис.3. Панорама поверхности Луны, район кратера Фон Карман. Стрелки показывают место посадки космического модуля «Чанъэ-4. Ученые представили результаты первичного анализа проб, собранных китайским луноходом «Юйту-2» в рамках миссии «Чанъэ-4», которая совершила посадку в кратер на обратной стороне Луны. Аппарату удалось обнаружить бедные кальцием, но богатые железом минералы пироксены и оливины. Эти соединения с высокой плотностью предсказывались как составная часть мантии Луны, в то время как ее кора состоит из более легких минералов из класса плагиоклазов [6]. 60 лет исследований позволили детально изучить лишь кору Луны, в то время как мантия, которая должна содержать больше тяжелых элементов, таких как железо и марганец остается недоступной для прямых исследований. На дан- ный момент ученые не знают состава формирующих ее пород. Потенциально падение метеоритов, породивших наиболее крупные кратеры, может пробить кору и привести к появлению вещества мантии на поверхности Луны. Самым крупным и старым ударным кратером на Луне является расположенный на обратной стороне Луны бассейн Южный полюс — Эйткен, размер которого превышает 2 тысячи километров, а глубина составляет около 8 километров [Эйткен] Последние исследования при помощи орбитальных аппаратов указывают на возможное присутствие пород с большой глубины, но дистанционных измерений недостаточно для однозначных выводов. ОБРАЗОВАНИЕ И ПРАВО № 9 • 2020 298 ИННОВАЦИИ Результаты изучения грунта в районе посадки китайского лунохода Южного полюса Луны. Собранные китайским луноходом «Юйту-2» образцы грунта в рамках миссии «Чанъэ-4», обнаружены бедные кальцием минералы и соединения с высокой плотностью, богатые железом пироксены и оливины. Предполагается, что соединения с высокой плотностью являются составной частью мантии Луны. Известно, что кора Луны состоит из более легких материалов из класса плагиоклазов. Появление вещества мантии на поверхности Луны вероятно обусловлено метеоритами, падение которых может пробить кору и привести к появлению вещества мантии на поверхности. Чунлай Ли (Chunlai Li) [4] из Китайской академии наук и его коллеги представили первичные результаты обработки данных спектрометра видимого и ближнего инфракрасного диапазона. Исследованные образцы существенно отличаются от обычного материала поверхности Луны. В частности, ученые пришли к выводу, что им попались преимущественно оливин и пироксен с низким содержанием кальция. Исследователи предполагают, что данные породы изначально входили в состав верхней мантии Луны, но были выброшены на поверхность ударным событием, в результате которого появился бассейн Южный полюс — Эйткен. Затем это вещество могло быть перераспределено при формировании 72-километрового кратера Финсен, который граничит с кратером фон Карман. Рис.4. Слева: топографическая карта бассейна Южный полюс — Эйткен, кратер Ка́рман обведен красным кругом. Изображение с сайта wms.lroc.asu.edu [1]. Справа: место посадки станции «Чанъэ-4» в кратере Ка́рман. Изображение с сайта en.wikipedia.org [3]. Однако в связи со сложным рельефом и частичным пересечением спектральных особенностей минералов, а также присутствием различных соединений в каждом образце, на основе полученных данных очень сложно сделать полноценные выводы о пространственном распространении различных минералов в мантии. В будущем ученые собираются изучить также образцы относительно крупных камней, что позволит прийти к более уверенным выводам. Луноход прозондировал 186 км кратер фон Карман и обнаружил ближе к поверхности 12 метровый слой мелкого реголита. Второй слой в 12 метров состоит из грубого материала, крупных камней вкрапленных в мелкий реголит. Далее слой от 24 м до глубины 40 метров состоит из смеси грубых и мелких материалов [4]. Дно кратера фон Карман покрыто гладким слоем охлажденной лавы из древнего вулкана. Лава разбита микрометеоритами и покрыта материалом выбросов. Ученые предполагают, что лавовые слои находятся намного глубже, чем вулканические породы ближней стороны Луны. На поверхности камней вокруг кратера лежит пылевидный слой ОБРАЗОВАНИЕ И ПРАВО № 9 • 2020 299 • ЮРИДИЧЕСКИЕ НАУКИ темного цвета. Слой покрывает все вокруг, размер частиц лунной пыли меньше миллиметра, толщина слоя менее сантиметра. Боковые стороны и дно кратера усыпаны обломками коренной породы. В центре кратера фон Карман расположена скала пирамидальной формы высотой до 2-3 метров. Рядом лежат отколовшиеся крупные фрагменты [7, 8]. Недавно ученые заново проанализировали данные американских сейсмографов и пришли к выводу, что на Луне до сих пор продолжаются небольшие сейсмические толчки, обусловленные внутренними причинами. Также исследователи выдвинули идею, что возможно на ранних этапах формирования Луны могла существовать вода. Комплект аппаратуры, установленный на луноходе «Юйту-2» для изучения грунта кратера Фон Карман Для изучения морфологии, геологии, минерального состава и строения лунной поверхности ровер «Юйту-2» оснащен панорамной камерой (PCAM), проникающим радаром (Lunar Penetrating Radar), спектрометром видимого и ближнего инфракрасного света (Visible and Near-Infrared Imaging Spectrometer) и датчиком нейтральных атомов (Advanced Small Analyzer for Neutrals). Посадочная платформа «Чанъэ-4» оснащена двумя камерами, низкочастотным спектрометром для изучения солнечных вспышек (Low Frequency Spectrometer) и нейтронным дозиметром (Lunar Lander Neutrons and Dosimetry). В эксперимент по изучению природных условий на Луне была включена биологическая миссия. На борту «Чанъэ-4» находился небольшой трехкилограммовый цилиндрический алюминиевый контейнер - мини биосфера, в котором есть воздух, вода, питательные вещества и искусственное освещение. В контейнере были семена картофеля, резуховидки таля, яйца шелкопряда и штамм дрожжей. Предполагалось, что семена картофеля прорастут, а из яиц вылупятся гусеницы. Шелкопряды будут вырабатывать углекислый газ, а картофель – кислород в ходе фотосинтеза. Растения взошли и хорошо пережили лунный день, но ночная температура на Луне оказалась намного ниже рассчитанной и все всходы погибли. Дневная температура в кратере фон Карман колеблется около 363.15K, ночью температура опускается до 119.15K. Проблема для существования растений на Луне не только тепловой режим, основной проблемой являются высокий уровень радиации и низкий уровень гравитации [4]. Выводы Китайская Народная республика стал первой страной в детальном исследовании космическими аппаратами обратной стороны Луны в районе южного полюса Луны. В первых числах января 2020 года Китай осуществил полет космического корабля в район южного полюса Луны. Китайский космического аппарата «Чаньэ-4» успешно прилунился в район Южного Полюса – Эйткен и доставил в лунный кратер фон Карман посадочную платформу лунохода «Юйту-2». Для связи с Землей и центром управления полетом в Пекине был запущен уникальный спутник связи «Цюэцяо». Используя теорию либрационных точек Лангранжа, была установлена надёжная связь спутника с Землей в Пекине. Луноход «Юйту-2» успешно проработал на Луне в течение четырех месяцев и продолжает исследования поверхности и состава лунного грунта. Луноход подробно исследовал мантию, изучил состав мантии. Основные породы мантии пироксены и оливины. Эти породы с высоким содержанием железа. Кора Луны состоит из легкого минерала плагиоклаза. Метеориты легко пробивают слой плагиоклаза, что приводит к образованию крупных кратеров. Луноход преодолел путь в 319 метров по невидимой с Земли стороне Луны. Предполагаемые результаты по составу грунта и происхождению Луны подтверждаются исследованиями ученых. На основании данных китайского лунохода «Чаньэ-4» недра Земли и Луны формировались по разным сценариям. На Луне не было в отличие от Земли тектонических процессов и круговорота пород. Недра Луны достаточно быстро остыли в течение нескольких десятков миллионов лет. Список литературы: [1] Снимок фон Карман на карте LAC-119. pdf. IAU names Landing Site, February 2019. [2] Топографическая карта бассейна Южный полюс Эйткен. [3] Изображение с сайта: wms.lroc.asu.edu. [4] Фотография место посадки станции «Чанъэ-4» в кратере Ка́рман. Изображение с сайта en.wikipedia.org. [5] Chunlai Li, Chi Wang, Youg Wei, Jangting Lin. China’s present and future lunar exploration program. Scince 19 Jul 2019, vol:365, Issue 6450, pp. 238-239/ Doi:10.1126/Science, aax 9908 [6] Gazetter of Planetary Nomenclature International Astronomical Union (IAU). Working Group for Planetary System Nomenclature (WGPSN). [7] Gillis J.J., Jolliff B.I., Korotev R.I. Lunar surface geochemistry: Global Concentrations of Th, ОБРАЗОВАНИЕ И ПРАВО № 9 • 2020 300 ИННОВАЦИИ K, and FeO derived from Lunar Prospector and Clementine data// 2004. V.68. Issue 18. P, 37913805. [8] IAU names Landing Site of Chinese Chang’e-4 Probe on Far Side of the Moon: IAU, 15 February 2019. [9] Losiak A., Kohout T, O’Sullivan K, Thaisen K, Weider S, Ohman T. Lunar Impact crater Database, 2011. Spisok literatury: [1] Snimok fon Karman na karte LAC-119.pdf. IAU names Landing Site, February 2019. [2] Topograficheskaya karta bassejna YUzhnyj polyus Ejtken. [3] Izobrazhenie s sajta: wms.lroc.asu.edu. [4] Fotografiya mesto posadki stancii «CHan»e-4» v kratere Kárman. Izobrazhenie s sajta en.wikipedia.org. [5] Chunlai Li, Chi Wang, Youg Wei, Jangting Lin. China’s present and future lunar exploration program. Scince 19 Jul 2019, vol:365, Issue 6450, pp. 238-239/ Doi:10.1126/Science, aax 9908 [6] Gazetter of Planetary Nomenclature International Astronomical Union (IAU). Working Group for Planetary System Nomenclature (WGPSN). [7] Gillis J.J., Jolliff B.I., Korotev R.I. Lunar surface geochemistry: Global Concentrations of Th, K, and FeO derived from Lunar Prospector and Clementine data// 2004. V.68. Issue 18. P, 37913805. [8] IAU names Landing Site of Chinese Chang’e-4 Probe on Far Side of the Moon: IAU, 15 February 2019. [9] Losiak A., Kohout T, O’Sullivan K, Thaisen K, Weider S, Ohman T. Lunar Impact crater Database, 2011. ОБРАЗОВАНИЕ И ПРАВО № 9 • 2020 301
