Луна с южного полюса земли

Опубликован атлас южного полюса Луны

На основе данных, собранных орбитальными лунными миссиями, астрономы составили и выложили в открытый доступ атлас южного полюса Луны, содержащий топографические карты, научные данные и мозаичные изображения поверхности южной полярной области. Благодаря ему можно будет определять местоположение «холодных ловушек», где водяной лед долго не тает, что пригодится при планировании будущих автоматических и пилотируемых исследовательских миссий к спутнику Земли, сообщается на сайте Лунного и планетарного института (LPI).

Температура грунта в полярных регионах Луны и условия его освещенности сильно зависят от топографии местности. На лунных полюсах Солнце никогда не поднимается выше одного градуса над горизонтом, из-за чего возвышенности создают длинные тени. В течение лунного года, по мере перемещения Солнца в небе над полюсами, тени перемещаются, однако некоторые области вблизи полюсов, в том числе кратеры, всегда находятся в тени и никогда не попадают под прямые солнечные лучи. В таких областях образуются «холодные ловушки», где летучие вещества, такие как водяной лед, могут находиться в сконденсированном состоянии и накапливаться.

Подобные ловушки представляют особый интерес для будущих пилотируемых миссий к Луне, поскольку могут служить готовым источником воды — сырья для производства ракетного топлива и воздуха. Ранее свидетельства присутствия водяного льда на Луне были обнаружены с помощью инструментов миссий Lunar Reconaissance Orbiter (LRO) и Lunar CRater Observation and Sensing Satellite (LCROSS), а недавно были найдены прямые свидетельства присутствия слоя водяного льда на поверхности в приполярных районах Луны.

Карта освещенности и топографии южного полюса Луны

Источник

Южный полюс Луны — Lunar south pole

1500 изображений, сделанных космическим кораблем Clementine .

Южный полюс лунный представляет особый интерес для ученых из — за появления водяного льда в постоянно затененных областях вокруг него. В районе южного полюса Луны есть кратеры, уникальные тем, что почти постоянный солнечный свет не достигает их внутренней части. Такие кратеры представляют собой холодные ловушки , содержащие окаменелости водорода, водяного льда и других летучих веществ, датируемые ранней Солнечной системой . Напротив, в районе северного полюса Луны обнаруживается гораздо меньшее количество кратеров, защищенных аналогичным образом.

СОДЕРЖАНИЕ

География

Южный полюс Луны расположен в центре полярного полярного круга (от 80 ° до 90 ° южной широты). Южный полюс Луны сместился на 5 градусов от своего первоначального положения миллиарды лет назад. Этот сдвиг изменил ось вращения Луны, позволяя солнечному свету достигать ранее затененных областей, но на южном полюсе все еще есть некоторые полностью затененные области. Вращение оси составляет 88,5 градуса от плоскости эллипса. Напротив, на опоре также есть участки с постоянным воздействием солнечного света. В районе Южного полюса есть множество кратеров и бассейнов, таких как бассейн Южного полюса и Эйткена , который, по-видимому, является одной из самых фундаментальных особенностей Луны, и горы, такие как пик Эпсилон на высоте 9,050 км, выше любой горы на Земле. . Температура на южном полюсе в среднем составляет около 260 К (-13 ° C; 8 ° F).

Кратеры

Ось вращения Луны находится в кратере Шеклтона . Известные кратеры, ближайшие к южному полюсу Луны, включают Де Жерлаш , Свердруп , Шумейкер , Фаустини , Хаворт , Нобиле и Кабеус .

Открытия

Освещение

Южный полюс Луны представляет собой область с краями кратеров, подверженных почти постоянному солнечному освещению, но внутренняя часть кратеров постоянно затенена от солнечного света. Освещенность местности была изучена с помощью цифровых моделей высокого разрешения, созданных на основе данных лунного разведывательного орбитального аппарата . Поверхность Луны также может отражать солнечный ветер в виде энергичных нейтральных атомов. В среднем 16% этих атомов были протонами, что варьируется в зависимости от местоположения. Эти атомы создали интегральный поток обратно рассеянных атомов водорода из-за отраженного количества плазмы, которая существует на поверхности Луны. Они также показывают границу линии и магнитную динамику в областях этих нейтральных атомов на поверхности Луны.

Холодные ловушки

Холодные ловушки являются одними из важных мест в районе южного полюса Луны с точки зрения возможного водяного льда и других летучих отложений. Холодные ловушки могут содержать воду и лед, которые изначально образовались из комет , метеоритов и восстановления железа, вызванного солнечным ветром . Эксперименты и показания образцов позволили ученым подтвердить, что холодные ловушки действительно содержат лед. В этих холодных ловушках также был обнаружен гидроксил . Открытие этих двух соединений привело к финансированию миссий, сосредоточенных в первую очередь на лунных полюсах с использованием инфракрасного обнаружения в глобальном масштабе. Лед остается в этих ловушках из-за теплового поведения Луны, которое контролируется теплофизическими свойствами, такими как рассеянный солнечный свет, тепловое переизлучение , внутреннее тепло и свет, излучаемый Землей.

Магнитная поверхность

Есть участки Луны, где кора намагничена. Это известно как магнитная аномалия из-за остатков металлического железа, которые были размещены ударным элементом, сформировавшим бассейн Южный полюс-Эйткен (бассейн SPA). Однако концентрация железа, которая, как предполагается, находится в бассейне, не была представлена ​​на картах, поскольку они могли быть слишком глубокими в коре Луны, чтобы их можно было обнаружить. Или магнитная аномалия вызвана другим фактором, не связанным с металлическими свойствами. Результаты оказались недостаточными из-за несоответствий между использованными картами, а также из-за того, что они не смогли определить величину магнитных колебаний на поверхности Луны.

Исследование

Миссии

Орбитальные аппараты из нескольких стран исследовали регион вокруг южного полюса Луны. Обширные исследования были проведены Lunar Orbiters , Clementine , Lunar Prospector , Lunar Reconnaissance Orbiter , Kaguya и Chandrayaan-1 , которые обнаружили присутствие лунной воды . Миссия НАСА LCROSS обнаружила значительное количество воды в Кабеусе . Миссия НАСА LCROSS намеренно врезалась в пол Кабеуса, и по образцам выяснилось, что он содержит почти 5% воды.

Лунный разведывательный орбитальный аппарат (LRO) был запущен 18 июня 2009 года и все еще составляет карту области южного полюса Луны. Эта миссия поможет ученым увидеть, есть ли у региона южного полюса Луны достаточно устойчивых ресурсов для поддержания постоянной станции с экипажем. LRO проводит эксперимент Diviner Lunar Radiometer Experiment, который исследует излучение и теплофизические свойства поверхности южного полюса. Он может обнаруживать отраженное солнечное излучение и внутреннее инфракрасное излучение. LRO Diviner может определять, где на поверхности может застрять водяной лед .

3 января 2019 года Чанъэ 4 , А китайский космический корабль , был первым на мягкую землю (45,5 ° С, 177,6 ° E) в кратере фон Кармана , который находится в необъятное Южный полюс-Айткен бассейна на юге Дальнего сторона Луны .

Вторая лунная миссия Индии Chandrayaan-2 , которая была запущена 22 июля 2019 года, попыталась совершить мягкую посадку в южной полярной области Луны между 70,90267 ° S 22,78110 ° E и 67,87406 ° S 18,46947 ° W. Посадочный модуль не смог благополучно приземлиться, потеряв связь всего в 335 м от земли.

Роль в будущих исследованиях и наблюдениях

Район южного полюса Луны считается привлекательным местом для будущих исследовательских миссий и подходит для лунного форпоста. Постоянно затененные места на Луне могут содержать лед и другие минералы, которые станут жизненно важными ресурсами для будущих исследователей. Горные вершины около полюса освещаются в течение длительного времени и могут использоваться для обеспечения солнечной энергии форпосту. С помощью форпоста на Луне ученые смогут анализировать воду и другие летучие образцы, относящиеся ко времени образования Солнечной системы .

Ученые использовали LOLA (Lunar Orbiter Laser Altimeter), устройство, используемое НАСА для получения точной топографической модели Луны. С помощью этих данных были обнаружены местоположения около южного полюса на Коннектинговом хребте, который соединяет кратер Шеклтона с кратером де Жерлаш, которые давали солнечный свет в течение 92,27–95,65% времени в зависимости от высоты в диапазоне от 2 м над землей до 10 м над землей. В тех же местах было обнаружено, что самые продолжительные непрерывные периоды темноты составляли всего 3-5 дней.

Южный полюс Луны — это место, где ученые смогут проводить уникальные астрономические наблюдения радиоволн ниже 30 МГц. Китайские микроспутники Longjiang были запущены в мае 2018 года на орбиту Луны, и Longjiang-2 работал на этой частоте до 31 июля 2019 года. До Longjiang-2 ни одна космическая обсерватория не могла наблюдать астрономические радиоволны на этой частоте из-за интерференционных волн от оборудование на Земле. Хотя южный полюс Луны обращен к Земле, у него есть горы и бассейны, такие как южная сторона горы Малаперт , которые не обращены к Земле, и были бы идеальным местом для приема таких астрономических радиосигналов с наземной радиообсерватории.

Ресурсы

Солнечная энергия, кислород и металлы — богатые ресурсы южного полярного региона. Благодаря расположению объекта по переработке лунных ресурсов рядом с южным полюсом, вырабатываемая солнечной энергией электроэнергия обеспечит почти постоянную работу. Элементы, о которых известно, что они присутствуют на поверхности Луны, включают, среди прочего, водород (H), кислород (O), кремний (Si), железо (Fe), магний (Mg), кальций (Ca), алюминий (Al), марганец. (Mn) и титан (Ti). Среди наиболее распространенных — кислород, железо и кремний. Содержание кислорода оценивается в 45% (по весу).

Будущее

Blue Origin планирует миссию в южный полярный регион примерно в 2024 году. Посадочный модуль Blue Moon основан на технологии вертикальной посадки, используемой в суборбитальной ракете Blue Origin New Shepard . Это приведет к серии миссий по посадке оборудования для базы с экипажем в кратере южного полярного региона с использованием посадочного модуля Blue Moon .

Программа НАСА Artemis предложила приземлить несколько роботизированных посадочных устройств и вездеходов ( CLPS ) в рамках подготовки к посадке с экипажем Artemis 3 в 2024 году в южном полярном регионе.

Источник

Лунный полюс

Северные и южные полюса Луны являются конечными точками на оси вращения на спутнике Земли и имеют селенографические широты + 90 ° и -90 °, соответственно.

С Земли они не появляются точно на краю фигуры Луны, а скорее из-за периодических колебаний направления (« либрация по ширине»), каждое под очень плоским углом, максимум 6,7 °. Территория вокруг Южного полюса гораздо более гористая , чем у Северного полюса и является центром обширной, кратер -strewn нагорья. Края кратеров и высоты на обоих полюсах Луны почти всегда находятся под солнечным светом , поэтому ранние селенографы (лунные исследователи), такие как Иероним Шретер и Мэдлер, называли их горами вечного света .

Причина этого явления в том, что ось вращения Луны — в отличие от оси Земли — почти перпендикулярна плоскости ее орбиты. К тому же к полюсам эклиптики он наклонен только примерно на 1,5 ° (при вращении Земли он составляет 23,4 °), так что возвышенности около полюсов Луны всегда затрагиваются солнечным светом.

Еще одна особенность Луны — ее связанное вращение : она всегда относит к Земле почти одну и ту же сторону, потому что ее период вращения совпадает с периодом обращения ( продолжительностью месяца ). Еще в 19 веке предполагалось, что центр масс Луны не совпадает с центром фигуры (центром лунного шара). Эта гипотеза была подтверждена различными лунными зондами : две точки находятся на расстоянии почти 2 км друг от друга, что необходимо было принять во внимание при более позднем определении селенографических координат .

Содержание

Крупные сооружения в полярных регионах

Полярные лунные пейзажи кажутся сильно искаженными из-за плоского угла обзора, но это делает высоты еще более четкими. В телескопы среднего размера (от восьми дюймов) можно увидеть края отдельных кратеров или горные вершины.

Самые большие кратеры вокруг Северного полюса — это Пири , Нансен , Берд и Эрмит (между ними горы Лейбница ) и на обратной стороне Луны Рождественский .
Самыми большими кольцевыми горами в районе южного полюса являются Моретус , Ньютон, Манзинус и Скотт , а также Амундсен и Дрыгалски вблизи визуального предела, а сзади — огромные кольцевые структуры Шредингера и Зеемана .

Лунные зонды, водяной лед и планируемая обсерватория

В этих регионах, средняя температура которых, вероятно, составит около -50 ° C, астрономы США планировали в 2002 году построить обсерваторию, которая не будет нарушаться из- за рассеянного света и радиосвязи с Земли примерно через 15 лет . Это было бы дешевле всего на краю обратной стороны Луны, но тогда телеметрия должна была бы осуществляться через искусственные спутники Луны (орбитальные аппараты).

Долины между «Горами Вечного Света» постоянно находятся в тени, что также может предложить интересную информацию и исследования температуры. Кроме того, лунный зонд Clementine смог обнаружить небольшие количества водяного льда с помощью радара в 1996 году , что было подтверждено в 1999 году измерениями спектрометра Lunar Prospector . Около 1% льда в реголите , вероятно, будет добавлено к поверхности Луны, но он также может образовывать небольшие ледяные линзы с глубины 40 см. Обе возможности были бы очень интересны для космических путешествий .

Источник