Как добраться до Луны

Луна – единственный естественный спутник Земли. Она является уникальной в Солнечной системе, из-за своих размеров и близкому расположению к Земле. Малоизученная, она всегда волновала человека, и он пытался вычислить расстояние до Луны, и получить точный ответ – сколько времени лететь до ближайшей к Земле точки орбиты спутника.

ЭВОЛЮЦИЯ СИСТЕМЫ ЛУНА И ЗЕМЛЯ

Данную систему ещё называют двойной планетой из-за тесной взаимосвязи двух небесных тел. Есть немало научных сводок, которые доказывают, что из-за соразмерности, планеты могут оказывать сильное влияние на биосферы друг друга. На нашей планете это обусловлено сменой климатических ритмов.

Около 3,5 миллиарда лет назад, расстояние между Землей и Луной было примерно 194 тысячи километров, а период вращения был гораздо короче. Это влияло на мощные по своей силе приливы и отливы на поверхности Земли. По данной теории, это поспособствовало перемещению жизни в воде, на сушу.

Каждый год, Луна отдаляется от планеты на 3,8 сантиметра. Но этот процесс обратим. Расчёты указывают на сближение Луны с Землёй в дальнейшем, из-за приливного взаимодействия между собой. По прогнозу, Луну разорвёт при приближении к Земле на 12 тысяч километров, и её обломки образуют кольцо, похожее на те, что есть у планет – гигантов.

Пока же отдаление спутника влияет на протяжённость земного дня – он удлиняется. Эти значения очень малы, на Земле они не заметны. Существенные перемены достигнут пика только через миллионы лет.

Спутник планеты участвует в развитии современной биосферы Земли точно так же, как и миллиарды лет назад.

Спустя ещё миллиарды лет, Луна приобрела другое важное значение. Сегодня она рассматривается как источник по добыче ресурсов. Полезные ископаемые планеты Земля конечны, а на Луне они постоянно обновляются. Лунные кратеры богаты железной рудой, никелем, кобальтом, платиной и платиноидами.

Добыча полезных ископаемых в будущем сильно изменит внешний облик спутника. Как это может повлиять на земные процессы, уже сейчас, учёные пытаются составить прогноз.

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ ДВИЖЕНИЕ ЛУНЫ

У Луны небольшая масса, она находится близко с более крупными космическими телами, с большой силой притяжения. Особенно сильно на гравитационное поле спутника влияют Земля и Солнце. Из-за этого у Луны нет стабильной орбиты движения.

Эксцентриситет её орбиты составляет приблизительно 0,04 и 0,07. Такая периодичность возникает каждые 9 лет. Эти периоды учёные назвали суперлуниями, при них полная Луна с Земли кажется крупнее, чем обычно. Последнее суперлуние наблюдалось в 2016 году, следующее будет в 2025 году.

Каждые 19 лет, орбита спутника изменяет свой наклон к эклиптике под углом на целых 18 угловых минут. При этом, гравитационное воздействие Земли уменьшается, и Луна отдаляется от планеты на 3,8 сантиметра ежегодно.

ЧЕМУ РАВНО РАССТОЯНИЕ ОТ ЗЕМЛИ ДО ЛУНЫ

Луч света проходит расстояние от Луны до Земли за 1,255 секунды. С появлением лазера, стало легче и точнее делать замеры расстояния между излучателем и отражателем. Но и эти данные неокончательны. Для более точного значения, важно понимание положения отражателя: обращен ли он к центру геометрической фигуры или к центру ядра.

С Земли расстояние до Луны кажется большим. По меркам же Вселенной, расстояние от планеты до её спутника небольшое. Оно составляет всего около 0,00257 астрономических единиц.

Чтобы кораблю преодолеть его, нужно развить скорость до 11 километров в секунду, при постоянном разгоне корабля в плотных слоях атмосферы. Такая скорость оптимальна, чтобы выйти из гравитационного поля Земли. При таком полёте, достигнуть спутника можно всего за 10 часов.

Из самых успешных экспедиций, время на расстоянии до Луны, было равно 76 часам. При подлёте к Луне нужно сбавить скорость, и продолжать тормозить до полного прилунения. На это также уходило время.

ЭВОЛЮЦИЯ МЕТОДИК ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО ЛУНЫ

При использовании радиосвязи, принцип замера расстояния от Земли до Луны стал наиболее достоверным.

• 1946 год для Америки и Англии стал значимым, в этом году учёными впервые правилось замер километров до спутника. Результат продемонстрировал выветренность с небольшой погрешностью, в несколько сотен метров.
• 1960-е годы отмечены в истории космонавтики использованием лазерной установки. Учёные заполучили наиболее точные данные, смонтировав экраны — отражатели на Луну. Ранее, в Советском Союзе, правились подобные исследования. Длились они год. Для работы применялись телескопы высотой от 0, 3 до 2, 6 метров. По итогу проведённого исследования, были получены данные о расстоянии до Луны с достоверностью до нескольких сотен метров.
• 1969 год, группа исследователей шаттла «Аполлон» завезла на Луну и установила на её поверхности уголковые отражатели.
• 1970 и 1973 стали значимыми для Союза. Борт летательных аппаратов «Луноход – 1» и «Луноход – 2» доставил 3 французских отражателя.
• 2006 год, в одной из крупнейшей обсерватории мира — Апач Пойнт в Техасе, были выполнены точнейшие мониторинги расстояния до Луны с применением инструментария APOLLO. Его разместили на радиотелескопе высотой 3, 5 метра. Скрупулёзность замера показала точность до 1 миллиметра.

Итог, с 1946 по 2010 год, было совершено около 17 000 точнейших расчётов по выявлению расстояния до Луны с применением лазерных установок. Большая часть создавалась на уголковом отражателе «Аполлон – 15», из-за его идеальной конструкции в 300 призм, тогда как иные имели около ста призм.

КАК В ДРЕВНЕЙ ГРЕЦИИ АСТРОНОМЫ РАССЧИТЫВАЛИ РАССТОЯНИЕ ДО ЛУНЫ

Данные, выявленные древнегреческими астрономами позволили людям того времени получить представление, насколько масштабны расстояния между самыми близкими объектами в Солнечной системе.

Аристарх Самосский, первый учёный в Древней Греции, близкий к действительности, кто смог рассчитать расстояние от Земли до Луны. Его расчёты были приближены к современным, если учесть несовершенство приборов, на которых оно производилось. Астроном получил угол 87 градусов, между Солнцем и Луной, что дало представления о приближённости Луны к Земле приблизительно в 20 раз.

По современным подсчётам, угол эквивалентен 89,8 градусов, значит Луна находится вблизи Земли, чем Солнце, где-то в 400 раз.

К расчёту расстояния им была применена теорема подобных треугольников. Уравнения из области геометрии и итог измерения углов, дали астрономам в прошлом высчитать расстояние до спутника планеты. Оно равнялось 509 680 километров.

Очередным учёным — астрономам, кто занимался вычислением расстояния от Земли до ее спутника был Гиппарх Никейский. Его метод вычислений заключался в наблюдении за циклом лунных и солнечных затмений. В результате этих наблюдений он выяснил, что размеры углов Луны и Солнца совпадают. По его расчётам получилось, что расстояние от Земли до Луны равна 382 260 километра.

Эксперименты и наблюдения помогли учёным Древней Греции обобщить полученные знания о том, что Луна находится на расстоянии 108 своих диаметров от Земли, из-за того, что она полностью перекрывает Солнце во время солнечного затмения.

ИСТОРИЯ ПОЛЁТОВ НА ЛУНУ

В 1950-х годах учёные вывели первые спутники на орбиту Земли и теория о возможном прилунении стала казаться осуществимой.

По прежнему долгим был вопрос о времени полёта на Луну. Рассчитать его приходилось только теоретически с большой погрешностью, время каждый раз менялось из-за того, что менялось положение планеты относительно спутника.

Первым, кто приблизился к Луне на 60 тысяч км, стал американский зонт. Запуск его пришёлся на весну 1959 года. Это время принято считать стартом в науке по освоению естественного спутника планеты Земля.

Спустя шесть месяцев, советский аппарат «Луна – 2» совершил посадку на поверхность Луны, а ещё спустя короткое время, второй аппарат «Луна – 3» облетел вокруг спутника, запечатлев обратную сторону Луны.

После двух успешных запусков 1 и 2 «Лун», последовали неудачи всех последующих аппаратов. Только в 1966 году «Луне – 9» удалось мягко прилуниться. В последующие 3 года к спутнику было отправлено 30 космических беспилотных корабля.

В июле 1969 года удачно прилунилась американская ракета, с астронавтами на борту, «Аполлон – 11». После четырёх месяцев высадку на Луне повторил «Аполлон – 12».

Всего люди совершили еще три высадки на Луну в последующие три года, а в 1972 году полёты человека на спутник прекратились.

По сегодняшний день полёты на Луну совершают только луноходы.

СКОЛЬКО ЛЕТЕЛИ ДО ЛУНЫ АМЕРИКАНЦЫ

За всё время действующей американской программы «Аполлон» на поверхности луны побывало 12 человек.

Первый полёт до луны был осуществлён в 1968 году, с единственным человеком на борту. На корабле «Аполлон – 8» был совершён облёт спутника и корабль вернулся на Землю. Весь процесс занимал трое суток.

Вторым был аппарат «Аполлон – 10» с тремя астронавтами на борту. Экипаж участвовали в учебной программе высадки на Луну без этапа прилунения. Полёт до луны занял 76 часов, и назад, к Земле, 54 часа.

«Аполлон 11» стал третьим в программе запусков на спутник. Его полёт занял 76 часов. Общее время операции длилось 8 суток и 3 часа. Сценарий оказался самым удачным, и все последующие полёты проходили аналогично данному.

Видео: как американы летали на луну

СКОЛЬКО ЛЕТЕТЬ ОТ ЗЕМЛИ ДО ЛУНЫ НА РАЗНЫХ АППАРАТАХ

До Луны сколько времени занимает? Определяющие факторы в данном случае будут: вид ракеты, её силовой установки и план полёта. Ниже, в таблице рассмотрим некоторые из возможных вариантов.

№	Название аппарата	Время полёта	Прилунение
1.	«Новые горизонты»	8 ч 35 мин	нет
2.	«Луна – 2»	38 ч 30 мин	да
3.	«EKA SMART – 1»	410 суток	нет
4.	«Аполлон – 11»	102 ч 45 мин	да
5.	«Chang’e – 1»	5 суток	нет

НА КАКИХ АППАРАТАХ ОСУЩЕСТВЛЯЮТСЯ ПОЛЁТЫ

Миссия «Аполлон» включала 15 космических аппаратов с участием людей. Всего на Луну было отправлено 33 корабля из проекта «Луна», 16 из которых достигли своей цели.

Всего их 13 проектов, осуществляющих запуски к Луне: проект «Пионер», проект «Луна», проект «Аполлон», проект «Рейнджер», проект «Зонд», проект «Сервейер», проект «Эксплорер», проект «Клементина», проект «Hiten», проект «Lunar Prospector», проект «Кагуя», проект «Смарт», проект «Чанъэ».

НЕОБХОДИМАЯ СКОРОСТЬ

Полёт на Луну длится 10 часов — это если вычесть из расчёта время для разгона с Земли до второй космической скорости — минимальную скорость тела, при которой стала бы возможным преодоление им гравитационного поля, выход за замкнутую орбиту, для последующего выхода в космос.

Прямо полететь на Луну не получится из-за постоянного движения спутника, кораблю всё время нужно будет его догонять. При переходе с первой скорости, на вторую, корабль начинает развивать параболическую траекторию полёта. Самым первым вторую скорость развил спутник «Луна – 1».

Космическому аппарату удалось покинуть гравитационное поле Земли при скорости 11,2 км/с. Первая космическая скорость равняется 7,9 км/с. Ракете придётся уходить в разгон с одной скорости на другую в разряжённой атмосфере Земли, что увеличит время полёта.

Ближе к спутнику, ракете нужно снизить скорость до минимальной, а только затем выполнить посадку, что так же занимает время полёта.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Параметры самой известной космической миссии «Аполлон».

• Масса ракеты: 43,9 тонны.
• Пассажирский отсек: 5,6 тонны.
• Реакторный отсек: 23,2 тонны.
• Лунный модуль: 15,1 тонны.
• Вес посадочной ступени, вместе с топливом: 10334 килограммов.
• Вес взлётной ступени, вместе с топливом: 4670 килограммов.

При торможении космический корабль весом 20,7 тонн, был задействован двигательный отсек весом 23,2 тонны.

ПОЧЕМУ ПЕРЕСТАЛИ ЛЕТАТЬ НА ЛУНУ

После высадки на Луне астронавтов «Аполлона – 1» в 1969 году, «НАСА» в 1972 закрывает все проекты полётов. До сегодняшнего дня ни одна страна не продублировала успех американцев по ряду причин.

Видео: почему американцы не летают сейчас

ПОЛИТИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ

Советский Союз разрабатывал похожие программы пилотирования на Луну с участием человека, но первой оказались США. Когда первенство было утрачено, СССР отказался от идеи повторно совершить полёт и высадку людей на спутник.

Проект отодвинули на неопределённое время для дальнейшего усовершенствования, так как свою первоочерёдную задачу он утратил. Послужило этому нестабильная политическая обстановка двух сильных стран – Союзов и США.

Из-за неблагоприятной обстановки, грозящей перейти в вооружённый конфликт, СССР всё внимание отдавали месту на политической арене. Наука отошла на второй план. Также, космический полёт на Луну требовал больших экономических затрат, на которые не могли пойти СССР по ранее указанной причине.

ЭКОНОМИКА СТРАН

На сегодняшний день для того, чтобы возобновить полёты на Луну, нужно около 140 миллиардов долларов.

Так как США уже имеют космические технологии, чтобы долететь до Луны, для них эта цель стоит не столь далеко, как для других стран. Но как уверяют учёные, чтобы добраться до Луны, нужно современное оборудование, так как устаревшее не отвечает ряду задач, выдвигаемых целью полётов.

На создание современного летательного аппарата нужны не только средства, но и время. Это станет целесообразным только после утверждения мировым научным сообществом нового проекта запуска космического корабля в небо с целью изучения Луны.

ПЕРСПЕКТИВЫ ПОЛЁТА НА ЛУНУ В БУДУЩЕМ

Впоследствии закрытия программы «Аполлон», специалисты выдвинули ряд оправдывающих факторов такого решения и невозможности возобновления проекта в ближайшем будущем.

Во-первых, это экономически не выгодно.
Во-вторых, запуск человека на Луну нецелесообразен с развитием робототехники.

Сегодня рассматриваются перспективы создания международной научной базы на естественном спутнике Земли. В теории такая база может служить промежуточным пунктом для длительных и дальних полётов в космос.

В настоящем времени «НАСА» много ресурсов вкладывает в проект «Артемида», который запустит полёты на Луну. У России и Китая есть равный шанс запустить свой аппарат. Страны уже разрабатывают свои программы, в скором времени возможные к реализации.

ЛУНОХОДЫ

СССР первыми ступили на Луны в 1970 году, на беспилотный «Луноход – 1». Управление происходило по радиосвязи, с Земли. На данную операцию запланировали 2 месяца и 29 дней, но в итоге луноход отработал год, преодолев 10,5 километров.

Аппарат был несовершенен по своим характеристикам. Он застревал в лунных кратерах, низко расположенные камеры давали плохой обзор. Передвигался робот с большими сложностями, и не перевернулся только из-за восьми колёс. Исправно выполняя свои задачи, «Луноход – 1» в итоге потерялся и нашёлся в 2005 году. Его сфотографировал аппарат NASA, который совершал полёт вокруг орбиты Луны.

Первым пилотируемым луноходом стал в 1971 году «Аполлон – 15». Этот лунный ровер был управляемый одним водителем и мог развивать большую скорость, при которой все колёса робота отрывались от поверхности Луны, создавая сильную качку, без вреда для человека.

Вторым пилотируемым луноходом стал «Аполлон – 16». На нём американские астронавты преодолели 27 километров. За ним на Луну, в 1972 году, был отправлен «Аполлон – 17», у которого при сильной езде сломалось одно крыло. Пилот лунохода потерял много часов на внеплановый ремонт.

Это был последний случай, когда луноходами управлял космонавт. Дальше, летали только аппараты.

«Луноход – 2» стал вторым аппаратом, который приземлился на поверхность спутника в 1973 году. Был одним из тяжёлых, вес аппарата достиг 840 килограмм, что стало рекордным по доставке грузов и по преодолению расстояния в 39 километров.

Третьей страной, исследовавший Луну с помощью рукотворного аппарата, стал Китай. Луноход «Юйоту» приступил к мисси в 2013 году. Вес его составлял 140 килограмм, а по размеру робот был меньше своих предшественников. Исследовать удалось только 100 метров за один месяц пребывания на Луне.

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ

1. На Луне ускорение свободного падения примерно в 6 раз меньше, чем на Земле, поэтому прыгнув вверх, можно подлететь на высоту в 6 раз большую, чем на нашей планете. По той же причине, если упасть, скорость падения будет настолько маленькой, что травмироваться практически невозможно.
2. Луна всё время повёрнута к Земле только одной, видимой стороной, но на ней также имеются следы от падения на поверхность космических астероидов.
3. Глубина всех кратеров лунной поверхности одинакова, несмотря на разные диаметры: от маленьких до очень больших.
4. Между планетой Земля и её спутником, Луной, поместятся все планеты Солнечной системы.

Интересное, познавательное видео про Луну