Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Тема: История изучения Луны

Содержание

• Введение
• 1. Первые телескопические исследования Луны
• 2. Космические исследования Луны
• 3. Будущие исследования Луны
• Заключение
• Приложение

Список литературы

Луна ближайшее к Земле небесное тело, являющееся единственным спутником Земли. Невооруженному глазу на Луне видны темные образования, которые называются морями (лавовые поля, молодая поверхность Луны). Если посмотреть на Луну в телескоп можно рассмотреть большее количество подробных деталей: цирки кратеров, цепочки гор, трещины и прочее. Вид поверхности Луны вызывает ассоциации с пустынями нашей планеты. Ее поверхность покрыта слоем пыли и реголита.

Большая часть кратеров образовалась от ударов метеоритов. Если метеориты были больших размеров, удар вызывал извержение лавы из лунной мантии.

Согласно более поздним гипотезам, вулканическая активность имела место на протяжении всей истории формирования Луны. Были найдены образцы грунтов, образовавшиеся в результате извержения вулканов 900 миллионов лет назад, а ведь до недавнего времени считалось, что вулканическая активность была полутора миллиардов лет до образования нашего спутника.

1. Первые телескопические исследования Луны

Теорию Гиппарха о движении Луны вокруг Земли усовершенствовал во II веке Птолемей, посвятивший ей одну из своих книг сочинения "Альмагест". В дальнейшем она совершенствовалась, но после открытия Исааком Ньютоном теории всемирного тяготения, эта теория тала динамической.

Первым учёным, сделавшим подробное описание лунной поверхности, был Галилео Галилей. Он первым положил начало телескопическим наблюдениям в 1610г. С помощью телескопа он обнаружил горы и кратеры на Луне.

Впоследствии, по многолетним наблюдениям были составлены подробные карты Лунной поверхности. Первые такие карты издал Я.Гевелий в 1647г. Сохранив названия "моря" он присвоил названия главнейшим Лунным хребтам, по аналогичным земным образованиям: Апеннины, Кавказ, Альпы.

В 1615г. Итальянский астроном Джованни Ричолли опубликовал карту Луны и ввел обозначения большей части рельефа видимой стороны спутника. Именно этому исследованиям обязаны своими названиями моря Тишины, Спокойствия, Дождей, кратеры Коперника и Тихо. Именем Галилея из-за его напряженных отношений с церковью, был назван лишь небольшой кратер диаметром около 15км. Эти названия сохранились на Лунных картах и поныне, причем добавлено много новых имен выдающихся людей, более позднего времени. Подробные и точные карты Луны были составлены по телескопическим наблюдениям в XIX веке немецкими астрономами И.Медлером, Й.Шмидтом и др. Карты составлялись в ортографической проекции для средней фазы либрации, т.е. примерно какой видна Луна с Земли. В конце XIX века начались фотографические наблюдения Луны. В 1896-1910 был издан Большой атлас Луны французскими астрономами М.Леви и П.Пьюзе по фотографиям, полученным на Парижской обсерватории. Позже фотографический альбом был выпущен Ликской обсерваторией в США, а в середине XX века Д.Койпер составил несколько детальных атласов фотографии Луны, полученных на разных телескопах разных астрономических обсерваторий. Лунный рельеф был выяснен в результате многолетних телескопических наблюдений. Структура поверхности Луны был изучен в основном фотометрическими и поляриметрическими наблюдениями, дополненными радиоастрономическими исследованиями. В 1949г.

Советский ученый А.В.Хабаков разделил Лунные образования на несколько последовательных возрастных комплексов. Дальнейшее развитие такого подхода позволило к концу 60-ых годов составить среднемасштабные геологические карты на значительную часть поверхности Луны.

2. Космические исследования Луны

Рис.1 КА Луна 1

2 января 1959 года состоялся первый в истории запуск в сторону ночного светила. Луна-1 ("Мечта", так называли её журналисты) прошла в близи Луны и стала первым в истории первым искусственным спутником Солнца (рис. 1). Масса ее составляет 361кг. Она впервые достигла второй космической скорости и прошла на расстоянии шести тысяч километров от Луны. На станции размещались научные приборы для изучения радиационных поясов Земли, космических лучей, метеорных частиц.

Американская АМС "Пионер 4", массой всего 6кг, запущенная 3 марта 1959г прошла намного дальше от Луны - всего 60500км.

Победой советских инженеров стал запуск 14 сентября 1959 АМС "Луна 2". Она достигла Лунной поверхности, и доставила на Луну металлический диск с гербом СССР. Научные приборы показали, что Луна практически не имеет магнитного поля. Этот полет показал, что все расчеты были выполнены правильно.

Рис.2 КА Луна 3

Уже в следующем полете "Луна 3" облетела наш спутник (рис. 2). На борту этой станции была размещена фототелевизионная аппаратура, впервые передавшая на Землю снимки части видимой и невидимой стороны Луны. Это были самые первые фотографии, полученные из космоса. На них было много помех, но ученые все же выявили множество деталей обратной стороны Луны. В обработке этих снимков принимали участие ГАИШ, ЦНИИГАиК, Пулковская и Харьковская обсерватории. Благодаря методике отождествления деталей рельефа, разработанной под руководством Ю.Н.Липского, именно этой группе исследователей удалось выявить кратеров и других образований рельефа. Именно так появилась первая в мире карта обратной стороны Луны.

Через несколько лет фотографирование отдельных участков поверхности видимого полушария выполнили американские космические аппараты "Рейнжер 7,8,9 ". Эти аппараты разбились, но за время падения передавали на Землю снимки различного разрешения.

В 1965году советская космическая станция "Зонд" завершила фотосъёмку обратной стороны Луны. Оказалось, что там меньше темных участков поверхности, а вот кратеров было так же много, как и на видимой стороне Луны, некоторые из них были названы именами ученых и космонавтов. И, наконец, была создана первая полная карта Лунной поверхности. Она была составлена под научным руководством Ю.Н.Липского.

Первая мягкая посадка была осуществлена автоматической межпланетной станцией "Луна 9" в 1966г. Способ посадки был предложен главным конструктором С.П.Королевым. Телекамеры станции передали на Землю панорамы окружающей местности с разрешением в несколько миллиметров.

В 1966 на орбиту вокруг Луны были выведены искусственные спутники "Луна 10,11,12". В состав аппаратуры входили приборы спектрального анализа, гамма излучения и инфракрасного излучения.

В 1966 году американский аппарат "Сервейер 1" осуществил мягкую посадку на Луну и в течение шести недель передавал снимки поверхности.

В июне 1968 года аппарат "Сервейер" совершил мягкую посадку и исследовал образцы лунного грунта.

После этого американцы занялись подготовкой к отправке на Луну пилотируемого корабля. При этом они опирались на результаты полетов советских автоматических станций "Зонд", которые осенью 1968 года впервые совершили путешествие по маршруту Земля - Луна - Земля Была решена задача возвращения космических кораблей из межпланетных полетов. Были запущены "Сервейер 3, 5, 6, 7" (1966-1967) с целью исследования Лунной поверхности, для выбора места посадки космических кораблей "Апполон".

Пять американских искусственных спутников "Лунар Орбитер" фотографировали Лунную поверхность и изучали ее гравитационное поле.

Астронавты Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин осуществили посадку лунной кабины 20 июля 1969 года. Астронавты установили отражатель лазерного излучения, сейсмометр, сделали снимки, собрали 22кг образцов лунного грунта, пройдя около100 метров от посадочного модуля и пробыв на поверхности 2 часа 30 минут. В основном блоке на орбите находился Майкл Коллинз.

Советские автоматические станции "Луна 16, 20, 24" с помощью специального грунтозаборного устройства в автоматическом режиме собирали породу и в возвращаемых аппаратах доставляли ее на Землю.

Самоходные аппараты "Луноход 1, 2" выполняли исследования вдоль пути передвижения в 10,5 и 37 км, передавая на Землю множество снимков и панорам окружающей местности, а так же данные о физико-химическом составе лунного грунта. С помощью лазерного отражателя установленного на луноходе удалось уточнить расстояние от Земли до Луны.

В 1958 году в США было создано Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства - НАСА. Первоначально планировалось, что астронавты полетят уже в 1958 году, но многочисленные неполадки отодвигали дату запуска. Корабль, который вывел астронавтов на орбиту - назывался - "Меркурий". Кабина "Меркурия" была очень тесной и неудобной. В 1965 году НАСА приняла новую программу космических полетов "Джемини". Корабли этой серии оказались намного совершеннее и удобнее. Последний корабль серии "Джемини-12" совершил полет в ноябре 1966 года. Но гораздо раньше этого НАСА разработала проект под названием "Апполон". Серия "Апполон" оказалась самой совершенной из всех, которые удавалось до сих пор создавать конструкторами CLIA. Корабль вмещал трех астронавтов, имел надежный спускаемый аппарат и стыковочный модуль. Он имел возможность состыковываться одновременно с несколькими кораблями. Но даже такой совершенный аппарат имел свои недостатки. Один из них стал причиной трагедии на стартовом комплексе. Во время предполетной тренировки в электрической сети произошли короткое замыкание. В считанные минуты пламя охватило всю площадку и астронавты Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт Роджер Чаффи погибли.

Почти в тоже время погиб советский космонавт Владимир Комаров на экспериментальном корабле "Союз".

Длительный перерыв с 1977 по 1990 г.г. в исследованиях Луны космическими аппаратами объясняется, по-видимому, переосмыслением программ, связанных с дальнейшими исследованиями и подготовкой аппаратов нового поколения.

Япония в марте 1990 года своей ракетой "Нисан" вывела на орбиту вокруг Луны автоматический аппарат "Mycec A", с целью дистанционного исследования поверхности Луны. Однако выполнить эту программу не удалось.

Спектральную съемку поверхности Луны в 1990 и 1992 г. осуществила американская АМС "Галилео", которая, двигаясь по сложной орбите к Юпитеру, возвращалась к Земле дважды и фотографировала ее спутник.

КА "Клементина", запущенный в 1994 году помимо фотографирования поверхности Луны с помощью лазерного передатчика выполнял измерения высот рельефа, а по траекторным данным уточнялась модель гравитационного поля и некоторые другие параметры.

Специальные измерения в районе полюсов показали, что на дне постоянно затененных глубоких кратеров могут быть кусочки льда.

Запущенный в январе 1998 года американский космический аппарат "Лунар Проспектор" специально предназначался для уточнения площадей занятых льдом в приполярных районах. На основании данных, переданных космических аппаратов с орбиты в 100 км, предполагается, что у Луны имеется железосиликатное ядро размером в 300 км. Обширные исследования выполнялись этим аппаратом с низкой орбиты в 25 км.

3. Будущие исследования Луны

На Луне нет привычной для нас атмосферы, нет рек и озёр, растительности и животных организмов. Сила тяжести на Луне в шесть раз меньше чем на Земле. День и ночь с перепадами температур до 300 градусов длятся по две недели. И, тем не менее, Луна все больше привлекает землян возможностью использовать ее уникальные условия и ресурсы.

Структура мировой экономики привела к тому, что около 98-99% превращаются в отходы, а 88% энергии вырабатывается за счет углеродного топлива (дрова, уголь, нефть, газ) дающего 60% всех загрязнений окружающей среды. Неизменность технологий в производстве энергетики приведет к тому, что начнутся необратимые процессы в биосфере, связанные с ее деградацией и представляющие жизненную опасность человечеству. Необходимыми условиями предотвращения угрозы экологического кризиса является в первую очередь перевод экономики на "безотходную технологию" и получение новых видов "экологически чистой" энергии от возобновляемых источников (Солнца, ветра, приливных станций), а также от ядерных реакций на основе синтеза дейтерия (2D) с гелием-3 (Не).

"По прогнозу ученых, запасов нефти, газа, урана (даже с учетом нынешнего уровня энергопотребления) на Земле хватит, примерно, на 100 лет, поэтому уже сейчас необходимо искать альтернативные источники энергии", - уверен академик Российской академии наук (РАН), член бюро Совета по космосу РАН Эрик Галимов. Затраты на межпланетную доставку будут значительно меньше, чем стоимость вырабатываемой сейчас электроэнергии на атомных электростанциях. Академик считает, что доставка гелия-3 с Луны может стать реальностью уже через 30 лет, но для этого работы нужно начинать уже сейчас.

Ученые посчитали, что участок лунной поверхности размерами 100х100х10 м обеспечит получение:

- 40 тыс. тонн кремния,

- от 80 до 90 тыс. тонн кислорода,

- от 15 до 30 тыс. тонн алюминия,

- от 5 до 25 тыс. тонн железа,

- 9 тыс. тонн титана,

- 0,8 кг .

К ним добавится некоторое количество магния, кальция, хрома и других химических элементов. Сам лунный грунт в целом может послужить сырьем для получения различных строительных материалов, включая лучшие марки бетона, стекла, керамики, волокнистых и кристаллических композитных материалов. Всего лишь пара полетов на Луну грузоподьемностью в 10 тонн обеспечат єнергией Землю на год. Луна на тысячи лет обеспечит человечество энергией. В этом уверен Эрик Галимов.

По прогнозу ученых, запасов нефти, газа, урана на Земле, хватит до середины следующего века, поэтому уже сейчас надо искать альтернативные источники энергии. Самый перспективный из них - гелий-3, запасы которого в верхних слоях поверхности Луны достигают около 500 млн тоннподчеркнул академик. На Земле этот изотоп практически отсутствует, в недрах планеты его не более нескольких сотен килограммов. Гелий-3 является идеальным экологически чистым топливом для термоядерного синтеза.При его использовании не возникает радиации, поэтому проблема захоронения ядерных отходов, так остро стоящая перед миром, отпадает сама собой.

Гелий-3 на Луну в течение миллиардов лет приносит солнечный ветер. Ученые узнали о его существовании на Луне, проводя анализы грунта, доставленного со спутника Земли советскими автоматическими станциями и американскими астронавтами.

Вынос с Земли энергоемких производств, например, металлургии, строительных материалов и других позволит существенно снять экологическую нагрузку на земную природную среду. Уже при самых ориентировочных оценках, очевидно, что дальнейшее освоение космического пространства невозможно осуществить, опираясь только на промышленные мощности, создаваемые традиционными путями на Земле.

Заключение

В работе были проанализированы запуски космических аппаратов к Луне. Была построена диаграмма периодичности полетов КА. Было выяснено, что с 3.09.58 по 27.09.2003 было совершено семь десятков запусков, из них около 15 были аварийными.

Ограниченное количество энергетически полезных ископаемых на Земле ставит вопрос об исследовании и разработке альтернативных источников энергии и добычи полезных ископаемых на Луне. В работе была рассмотрена актуальность вопроса относительно добычи гелия-3 из лунного реголита. В ближайшее время предстоит решить вопрос о добыче и доставке гелия-3 на Землю.

В ближайшее время планируется постройка лунной базы, которую в будущем можно будет использовать для стартов полетов к другим планетам Солнечной системы, а так же для добычи полезных ископаемых и подготовке их к транспортировке их на Землю.

Подводя итог можно сказать, что за довольно небольшой промежуток времени второй половины 20 века сильно увеличились знания о Луне. Благодаря изучению Луны из космоса наука продвинулась намного вперед. Мы смогли увидеть обратную сторону Луны, составить подробные карты лунной поверхности, определить наличие магнитного поля, получить огромного количество фотографий. И все это было сделано на протяжении 50 лет.

Приложение 1

Статистика запусков космических аппаратов на Луну странами СССР и США