Российский Центр подготовки космонавтов (ЦПК) имени Гагарина, изучив опыт подготовки советских космонавтов, а также полеты американских миссий "Аполлон", выдвинул требования к подготовке членов российской экспедиции на Луну, говорится в свежем номере научного журнала "Пилотируемые полеты в космос", издаваемого ЦПК.
В сентябре 2017 года госкорпорация "Роскосмос" и НАСА подписали совместное заявление о сотрудничестве в области исследования и освоения дальнего космоса, включающее соглашение о сотрудничестве в освоении Луны. Федеральная космическая программа России на 2016–2025 годы также предусматривает создание необходимого задела для полномасштабного исследования Луны после 2025 года и осуществление к 2030 году высадки там первого российского космонавта.
"На основе анализа особенностей работы и основных задач внекорабельной деятельности космонавтов на поверхности Луны разработан перечень типовых операций для подготовки космонавтов. Определены технические средства для подготовки космонавтов к работам в условиях лунной гравитации в наземных условиях и выполнена оценка возможности отработки типовых операций на этих средствах", — отмечает издание.
Особенности Луны
Как отмечают специалисты, при подготовке миссий на Луну требуется учитывать все условия работы космонавтов на ее поверхности. Среди особенностей: пониженный уровень гравитации (примерно в 6 раз меньше, чем на Земле), отсутствие атмосферы, значительные суточные перепады температуры на поверхности (колебания от минус 200 до плюс 130 градусов по Цельсию). Трудность космонавтам доставит достаточно близко расположенный видимый горизонт. Например, космонавт ростом 1,75 метра будет видеть на Луне линию горизонта на дистанции 2,47 километра против 4,7 километра на Земле. Определенные трудности будут создавать сложный рельеф местности, прилипающая ко всем предметам лунная пыль, запаздывание радиосигнала, посланного с Земли на Луну или обратно. Среди угроз экипажу ученые выделяют также радиационную опасность и возможность падения метеоритов.
Некоторые условия работы на поверхности Луны будут достаточно хорошо знакомы как самим космонавтам, так и специалистам, которые будут вести их подготовку. Речь идет о параметрах, аналогичных условиям выхода в космос с борта Международной космической станции. Среди них: отсутствие атмосферы, значительные перепады температуры, солнечное излучение. Поэтому при подготовке космонавтов к работам на лунной поверхности специальной имитации этих условий не потребуется, отмечают эксперты.
Главным отличием работы на поверхности Луны от выходов в открытый космос с борта МКС станет гравитация. "Наличие гравитации обуславливает способ перемещения космонавтов на ногах (пешие перемещения) или перемещения с использованием транспортных средств (луноходов). При этом предполагаются перемещения космонавтов на значительные удаления от лунных взлетно-посадочных модулей и модулей лунной базы по маршрутам, имеющим сложный рельеф и различные свойства грунта (лунного реголита)", — говорится в статье.
Специалисты уверены, что при моделировании условий работы космонавтов на Луне требуется иметь в виду, например, россыпи камней и каменные гряды вблизи кратеров, сильные уклоны поверхности, рыхлый грунт на склонах кратеров. "Кроме того, необходимо учитывать значительную продолжительность лунных суток (дня и ночи), затруднения визуального определения расстояний и задержки радиосигнала с Земли", — предупреждают специалисты.
Ровно 50 лет назад американскому искусственному спутнику Луны "Лунар орбитер-1" удалось осуществить фотосъемку лунной поверхности и отправить на Землю 229 кадров высокого и среднего разрешения. Другие аппараты смогли получить еще некоторую часть снимков тех мест, где возможна посадка кораблей, а также сфотографировать полярные районы планеты.
Программа "Лунар орбитер" представляла собой серию из пяти автоматических орбитальных аппаратов, которые были запущены США в 1966-1967 годах с целью картографирования лунной поверхности. Все пять полетов прошли успешно, 99% поверхности Луны было снято с разрешением 60 м и лучше.
На фото: снимок поверхности Луны, сделанный космическим аппаратом "Лунар орбитер-5".
Во время экспедиции "Аполлон-15" американскими учеными впервые был применен электромобиль LRV. Уникальный аппарат, созданный корпорацией Boeing в конце 60-х годов, представлял собой четырехколесный двухместный транспортер, оснащенный тяговыми электромоторами и двумя батареями. Использование вездехода значительно расширило площадь лунной поверхности, доступную для астронавтов. Машина могла развивать скорость до 13 км/ч. Общая длина пути, пройденного лунным автомобилем в 15-й, 16-й, 17-й экспедициях "Аполлон", составила 28, 27 и 36 км соответственно.
На фото: американский астронавт Юджин Сернан на лунном автомобиле во время экспедиции "Аполлон-17".
Космический аппарат NASA Lunar Reconnaissance Orbiter продолжает изучать Луну с орбиты. Недавно специалистами агентства был опубликован снимок Земли, полученный камерами зонда LRO. Так как во время съемки Земля и Луна двигались, потребовались дополнительные алгоритмы обработки изображений, чтобы скомпенсировать этот эффект.
Поверхность Луны испещрена кратерами, которые возникли в результате падения огромного количества метеоритов. Попытки объяснить происхождение кратеров начались еще в конце 80-х годов XVIII века. Помимо метеоритной гипотезы была также выдвинута вулканическая, которая позже была опровергнута.
С каждым годом Луна становится все дальше и дальше от Земли. За 12 месяцев расстояние между ними увеличивается на 4 см. Удаление спутника является следствием гравитационно-приливного взаимодействия его и нашей планеты.
Спутник Земли зародился более 4,5 миллиардов лет назад. По сравнению со своим нынешним состоянием первоначально он имел гораздо больший размер. Форма Луны на самом деле не идеально круглая, а яйцеобразная из-за воздействия гравитации Земли. Кроме того, ее центр масс расположен не в центре космического тела, а примерно в двух километрах от центра.
В этом изображении ученые объединили несколько фаз лунного затмения. Это явление представляет собой погружение Луны в конус тени Земли. При этом наша планета находится на одной линии между центром Луны и центром Солнца. Лунное затмение происходит при сильном уменьшении яркости диска спутника Земли. Принято различать полутеневые, частичные и полные лунные затмения. Наблюдать за ними можно в любом уголке мира, где Луна находится над горизонтом. Средняя продолжительность затмения составляет несколько часов.
Еще одно редкое природное явление – солнечное затмение. Оно происходит в результате того, что Луна затмевает поверхность Солнца полностью или частично. Увидеть его можно только в период новолуния, когда повернутая к планете часть Луны полностью не освещается, то есть ее не видно невооруженным глазом.
20 июля 1969 года программа "Аполлон" достигла своей главной цели – полета и высадки человека на Луну. Первыми астронавтами, ступившими на поверхность спутника Земли, были Нил Армстронг и Эдвин Олдрин. Их пребывание на Луне продлилось 2 часа 31 минуту. Всего на Луну было осуществлено шесть высадок, все шесть американцами.
На фото: американский астронавт Харрисон Шмитт во время последней высадки на Луну в рамках экспедиции "Аполлон-17".
Такие природные явления, как рассветы и закаты, на Луне отсутствуют, потому как там нет атмосферы. Зато там круглые сутки можно наблюдать звездное небо, Солнце и Землю.
На фото: снимок, сделанный российским космонавтом Федором Юрчихиным.
Суперлуние – астрономическое явление, когда полнолуние совпадает с моментом наибольшего сближения Луны и Земли и спутник кажется на 14% больше и на 30% ярче, чем обычно.
Из-за отсутствия на Луне ветра и влаги следы астронавтов, посетивших спутник Земли, вот уже почти 50 лет остаются в неизменном виде.
На фото: след американского астронавта Базза Олдрина, оставленный во время миссии "Аполлон-11" на Луне.
Земля – единственная планета в Солнечной системе, где можно наблюдать полное солнечное затмение, которое происходит в результате того, что Луна затмевает поверхность Солнца. При этом в любой точке Земли это явление можно увидеть в среднем один раз в 360 лет.
Опыт России и США
Для составления требований к тренировкам космонавтов для полета на Луну специалисты ЦПК использовали накопленный Россией и США опыт проведения выходов в открытый космос с околоземных космических станций и кораблей, а также данные, полученные в ходе подготовки советской лунной программы и реализованных американских пилотируемых миссий.
"Анализ результатов шести миссий с посадкой на Луну по программе "Аполлон", выполненных астронавтами НАСА с 1969 по 1972 годы, а также ряда наземных исследований позволили определить влияние лунной гравитации на энерготраты и работоспособность человека на поверхности Луны. Американские астронавты отмечали, что передвигаться на поверхности Луны было легче, чем в наземных тренажерах, имитирующих лунную гравитацию", — констатируют специалисты.
Во время пребывания на Луне астронавты пробовали разные способы передвижения: хождение, подскоки при ходьбе и бег вприпрыжку. Лучшим способом была признана обычная ходьба, при которой надо было все время наклоняться вперед для компенсации отклонения тела назад под тяжестью ранца с системой жизнеобеспечения.
Аналогичные оценки основных способов передвижения по лунной поверхности были получены отечественными специалистами при проведении наземных исследований и испытаний для подготовки советских космонавтов к высадке на Луну. По этим оценкам, на передвижение будут влиять рельеф поверхности и свойства грунта. От них будет зависеть поза и способ передвижения. Например, специалистами было установлено, что космонавтам из-за особенностей лунной гравитации и грунта придется учитывать инерцию движения.
"В процессе проведения тренировок необходимо будет обеспечить возможность перемещения космонавта по сложному микрорельефу местности на большие расстояния пешком или на луноходе, а также наличие макетов оборудования и инструмента (с весом 1/6 от земного), используемого им при выполнении поставленных задач", — отмечают российские специалисты.
Наземное моделирование пониженной гравитации
Эксперты предупреждают, что при подготовке к работам на поверхности Луны возникнет непростая задача по моделированию условий пониженной гравитации на Земле. Для этого предлагается использовать лунные полигоны, специальные тренажеры и гидролабораторию, в которой к работе в открытом космосе сейчас тренируются экипажи.
Подготовку космонавтов необходимо будет проводить с использованием макетов лунных скафандров, обеспечивающих как можно более точное воспроизведение ограничений (массу, габариты, условия микроклимата, подвижность и упругость рукавов и штанин, тактильную чувствительность рукавиц).
Эксперты отмечают, что использование скафандров, созданных для работы в открытом космосе, не совсем подходит для тренировок к работам на Луне, поэтому для подготовки членов российской экспедиции необходимо будет создать сами лунные скафандры и их специализированные тренировочные макеты.
