Самая большая проблема для лунной миссии — это пыль. Часть 1

Джек Шмитт стоит вблизи валуна возле места посадки Аполлона-17, 1972 год. NASA

В общественном воображении американские астронавты, которые высадились на Луну 50 лет назад, были сверхлюдьми с квадратной челюстью, а не теми, кто беспокоился о чём-то столь банальном, как домашняя уборка. Но это именно то, чем были одержимы астронавты.

Каждый раз, когда они возвращались в лунный модуль корабля Apollo после высадки, то были шокированы тем, сколько пыли они занесли внутрь и как трудно было избавиться от неё. Реголит был липким и абразивным, царапал визор на шлемах астронавтов, ослаблял уплотнения на скафандрах, раздражал глаза и вызывал воспаления пазух носа. «Он был просто в каждом уголке космического корабля и в каждой поре кожи», — сказал Юджин Сернан из экипажа Apollo 17 во время брифинга после миссии.

В течение шести высадок на Луну так называемая Пыльная Дюжина доблестно сражалась со своим противником. Они топали снаружи, а затем заворачивали обувь в мешки для мусора, чтобы остановить распространение пыли. Они атаковали противника мокрыми тряпками, щетками и пылесосом с низкой мощностью всасывания, который Пит Конрад из Apollo 12 назвал «полным фарсом» (в конце концов он разделся догола и сунул свой почерневший костюм в мешок). Когда Сернан вернулся из последнего лунного похода, то поклялся: «Я не собираюсь больше пылиться, как уеду отсюда. Никогда». Но NASA не смогло найти надежного решения. Спустя годы после того, как Джон Янг командовал Apollo 16, он все ещё был убеждён, что «пыль — это забота номер один при возвращении на Луну».

Теперь, когда национальные космические агентства и частные корпорации готовы заняться Луной, «пылевые» дневники Apollo снова актуальны. Китай посадил свой зонд Chang'e 4 на обратной стороне Луны. Два месяца спустя Японское агентство аэрокосмических исследований заявило, что к 2029 году оно будет сотрудничать с Toyota в разработке шестиколёсного лунного вездехода. Примерно в то же время вице-президент Майк Пенс объявил о планах оставить новые следы от ботинок на Луне к 2024 году. По данным директора NASA Джима Брайденстайна, цель состоит в том, чтобы «идти устойчиво и остаться. Со спускаемыми аппаратами, роботами, вездеходами и людьми». У Индии и России тоже запланированы миссии. Кроме того, существуют частные компании, такие как Moon Express, чья экспедиция Harvest Moon будет искать воду, минералы и другие ресурсы для добычи. Всё это поднимает важный вопрос: что делать с этой неприятной пылью? Ответ может дать австралийский физик Брайан О'Брайен (Brian O'Brien).

О'Брайен стал главным специалистом Земли по лунной пыли почти случайно. В 1964 году, за пять лет до того, как Apollo 11 прилунился в Море Спокойствия, он был тощим, неожиданно молодым профессором космических наук в Университете Райса в Хьюстоне, который специализируется на изучении космического излучения.

Это случилось на ранней стадии тренировки экипажа Apollo, когда астронавты проходили ускоренные курсы по самым разным предметам — векторному исчислению, теории антенн, физиологии человеческого носа. Задача О'Брайена состояла в том, чтобы рассказать им о двух радиационных поясах Ван Аллена, которые окружают нашу планету. Он вспоминает класс Apollo 1964 года, который посещали Юджин Сернан и Базз Олдрин, как наиболее «дисциплинированных и внимательных» учеников, которые у него когда-либо были.

В преддверии запуска Apollo 11 О'Брайен убедил NASA включить в полезную нагрузку кое-что дополнительное. Это была небольшая коробка размером с толстый кусок мыла. Её основная функция — измерение скопления пыли на поверхности Луны. О'Брайен описывает это как «восхитительно минималистское» устройство. Он набросал его на обороте своей подставки для напитков во время полета из Лос-Анджелеса в Хьюстон и усовершенствовал дизайн на коктейльной салфетке.

Названный «Экспериментом определения пыли», или DDE, это был, пожалуй, наименее впечатляющий компонент научного пакета Apollo 11. NASA даже не удосужилось упомянуть об этом в пресс-релизах. Но устройство работало достаточно хорошо, поэтому агентство включило модифицированные версии оригинального DDE во все последующие полеты Apollo. Четыре из них все ещё там. Они по сей день держат рекорд самых длинных непрерывно действующих экспериментов на Луне.

В течение многих лет считалось, что данные, которые отправлены на Землю ранними DDE, отсутствовали или были потеряны. Со времени его неожиданного повторного открытия в 2006 году те, кто находится во внутреннем круге космической деятельности, постепенно начали понимать, что скромные детекторы О'Брайена могут рассказать нам о лунной пыли гораздо больше, чем кто-либо мог себе представить. За исключением, конечно, самого О'Брайена. Сейчас ему 85 лет, он все ещё жив и живет в Перте (Западная Австралия). Он полвека ждал возможности поделиться с миром тем, что знает об одном из самых странных веществ Солнечной системы.

У О'Брайена всегда была тяга к экстремальным средам. Будучи подростком, он начал заниматься спелеологией и однажды застрял в глубине австралийских пещер Яррангобилли на 79 часов. Опыт был травмирующим — в его лампе кончилось топливо и, согласно сообщению в газете о его спасении, единственным звуком были «летучие мыши над его головой и ощущение их крошечных скелетов под ботинками», но это не отвратило его от пещер. Несколько лет спустя, исследуя Хрустальный Грот, он встретил свою будущую жену Аврил Сирл.

Корпус устройства, окрашенный в белый цвет, имеет три солнечных батареи, установленные сверху и термочувствительную пластину из стекловолокна, привинченную к передней части. ALYSSA FOOTE"]">Модель экспериментального детектора пыли, бывшего частью научного оборудования Apollo 11.
Корпус устройства, окрашенный в белый цвет, имеет три солнечных батареи, установленные сверху и термочувствительную пластину из стекловолокна, привинченную к передней части. ALYSSA FOOTE

К 23 годам О'Брайен получил степень доктора философии по физике в Сиднейском университете и был назначен заместителем главного физика в Антарктическом отделе Австралии. Он был назначен на ледокол Magga Dan и с удивлением смотрел на полярное сияние, которое покрывает красными, пурпурными и зелёными цветами полярное небо. Это было в 1958 году, через год после запуска советского спутника, и в этом же году было основано NASA. О'Брайен стал мечтать о выводе спутника на орбиту, чтобы изучить, как энергичные протоны и электроны порождают южное сияние. Он получил шанс в следующем году. Тогда первооткрыватель поясов Ван Аллена Джеймс Ван Аллен устроил его на работу в Университет Айовы. О'Брайен и несколько студентов построили спутник с нуля за пять месяцев. После запуска в 1963 году и нескольких следующих О'Брайену предложили должность на новом факультете космической науки Университета Райса.

Вскоре после того, как О'Брайен и его семья переехали в Хьюстон, ему позвонили из NASA. Агентство надеялось нанять его в качестве инструктора-космонавта и также предложило ему представить предложение о проведении научного эксперимента на Луне. Он предложил устройство, которое измеряло бы энергетические спектры заряженных частиц, когда они попадают на лунную поверхность. Из 90 заявок он был одним из семи, которые получили зеленый свет. NASA сообщило ему, что в рамках политики эксперимент должен включать в себя пылезащитный чехол — тонкую пластиковую полоску. На этом этапе ещё никто не знал, насколько ужасной будет лунная пыль. Но О'Брайен полагал, что если агентство столкнется с проблемой установки пылезащитных чехлов, оно также должно включить в комплект детектор пыли.

Сначала NASA и частные подрядчики отказались. Они полагали, что слишком сложно создать детектор, который был бы достаточно лёгким, чтобы соответствовать спецификациям миссии, и достаточно простым, чтобы не отнимать без того ограниченное время и внимание астронавтов. На Луне отвлечения могут стать смертельными. О'Брайен думал, что их сопротивление было «чертовски глупым». С помощью салфетки он сам придумал дизайн, чтобы развеять их опасения. Устройство состояло из трёх крошечных солнечных батарей на коробке, которая была окрашена в белый цвет для отражения солнечного света.

По мере того, как пыль оседает на элементах, их выходная мощность падает, обеспечивая запись накопления с течением времени. О'Брайен добавил несколько температурных датчиков, чтобы довести общий вес эксперимента до изящных 10 унций (около 280 грамм). Поскольку DDE был мал, его можно было прикрепить к сейсмометру, который Олдрин и Армстронг настраивали для измерения лунных землетрясений. Услышав всё это, NASA уступило: DDE может отправиться на Луну. Оказавшись там, оно будет передавать данные на сейсмометр, антенна которого будет доставлять показания на Землю. Они будут храниться на катушках с магнитной лентой для дальнейшего анализа.

Отпечаток ботинка Базза Олдрина.

О'Брайен вместе с Аврил и их тремя детьми вернулись в Сидней в 1968 году. Оттуда он договорился, чтобы ленты с его прибора на Луне были отправлены ему. Сейчас он не может вспомнить, где был утром в конце июля 1969 года, когда лунный модуль корабля Apollo 11 высадился на Луне. Он думает, что слушал радиопередачу между интервью с различными австралийскими новостными выпусками. И все же он прекрасно помнит от момент, когда Олдрин сказал, что модуль «поднимал пыль», когда шёл на посадку, а также наблюдение Армстронга прямо перед тем, как он сошёл с лестницы, что поверхность была «почти как порошок». О'Брайен понял, что его DDE вполне может доказать свою ценность.

Оказалось, сейсмометр резко перегрелся вскоре после того, как Apollo 11 покинул Луну. (До того, как он перестал работать, говорит О'Брайен, он зарегистрировал шаги космонавтов на лестнице и «бульканье топлива»). Но DDE выдержал и быстро выявил вред, который могла нанести пыль. Почти сразу же после взлёта лунного модуля два из трёх солнечных элементов детектора зарегистрировали внезапное падение мощности, один из них на 18 процентов. Это сопровождалось скачком температуры. Для О'Брайена было только одно логическое объяснение: DDE был покрыт пылью, которая, как затемняющие жалюзи, не давала проникать свету и теплу. Ему казалось очевидным, что сейсмометр постигла та же участь.

О'Брайен заключил, что если NASA надеется, что его оставленные на Луне инструменты будут работать в будущих миссиях Apollo, ему необходимо будет тщательно изучить вопрос распространения пыли. В августе того года он с гордостью написал австралийскому коллеге, что «DDE, возможно, действительно заслужил свою поездку!». Но его американские коллеги, особенно техники в космическом центре, не были в таком восторге. Некоторые из них, по его мнению, были менее заинтересованы в поиске научных знаний, чем в стремительном достижении цели — высадке американцев на Луне. В конечном итоге сейсмометр Apollo 11 прекратил принимать команды от Центра управления полётом. Весь эксперимент, включая DDE, был остановлен через 21 день.

Перевод: Black Sahara

Источник: m.vk.com