Последний космический шанс

Тут нам понадобится немного теории. Как известно, Луна вместе с Землей находится в «поясе жизни» – т. е. на таком удалении от Солнца, когда интенсивность солнечного тепла достаточно высока, чтобы водный лед начал плавиться и таять. Однако Н₂О делает водой не только температура, но и давление. Чем ниже давление окружающей среды, тем ниже температура, при которой вода закипает, превращаясь в пар. Мы привыкли, что лед тает при 0 °C, а вода закипает при +100 °C, а вот в горах Тибета, на высоте 4 км, она закипает при +87 °C, что сказалось на национальной кухне тибетцев: они готовят пищу из рисовой муки, поскольку максимально возможной температуры не хватает для проварки зерен. В вакууме под нагревом солнечных лучей лед практически сразу превращается в пар, минуя жидкую стадию. Получается, на Луне не может быть залежей льда в открытом состоянии. К счастью, у полюсов есть зоны, на которые никогда не падал солнечный свет (так называемые «холодные ловушки»). Если туда хотя бы раз за несколько последних миллионов лет обрушилась комета, то вполне может статься, что сохранились и обломки ее ледяного ядра. Гипотеза о полярном льде стала популярна и требовала проверки.

В октябре 1989 года корабль «Атлантис» доставил на орбиту аппарат «Галилео», (“Galileo”), созданный НАСА для подробного изучения Юпитера и системы его спутников. В декабре 1992 года «Галилео» проходил мимо Луны по разгонной траектории, и с помощью установленного на нем спектрометра ученые попытались найти признаки льда на лунном северном полюсе. Однако их постигло разочарование.

В январе 1994 года стартовал космический аппарат «Клементина» (“Clementine”). Программа его полета предусматривала изучение Луны и астероида Географ (1620 Geographos). С целью поиска водного льда в марте и апреле аппарат облучал полюса Луны радиоволнами и над южным полюсом получил слабый «отклик».

Чтобы закрыть вопрос раз и навсегда, в январе 1998 года НАСА запустило межпланетный аппарат «Лунар Проспектор» (“Lunar Prospector” с англ. «Лунный изыскатель»), на борту которого среди других приборов находился нейтронный спектрометр, способный дистанционно определить наличие в лунном грунте водорода, а значит и воды. На этот раз энтузиасты могли ликовать: водный лед был найден и на северном полюсе, и на южном. На основании полученных данных ученые установили, что лед находится там в виде разрозненных гранул, погруженных в грунт не более чем на два метра.

Однако вновь возникли возражения: критики указывали, что открытие водорода вовсе не означает, что на полюсах есть чистый лед, до которого надо докопаться. Грунт Луны мог абсорбировать воду, химически связав атомы кислорода и водорода в своих минералах. НАСА потребовался еще один уникальный эксперимент, реализовать который удалось только через десять лет.

Американский межпланетный аппарат «Lunar Reconnaissance Orbiter»

18 июня 2009 года в космос отправились сразу два аппарата: “Lunar Reconnaissance Orbiter” (LRO, Лунный орбитальный зонд) и “Lunar Crater Observation and Sensing Satellite” (LCROSS, Космический аппарат для наблюдения и зондирования лунных кратеров). Задача первого аппарата, созданного с использованием технологий разведывательных спутников нового поколения, заключалась в составлении наиболее подробной карты Луны из всех когда-либо существовавших. LRO успешно справился с этой задачей – разрешение его великолепных камер таково, что дает возможность различить метровые объекты. Это, в частности, позволило заснять в деталях места высадок экспедиций «Аполлона» и даже отыскать советские «Луноходы» и посадочные платформы станций «Луна». Кроме того, на LRO стоит нейтронный детектор LEND (Lunar Exploration Neutron Detector), сконструированный российским Институтом космических исследований (ИКИ РАН) и предназначенный для картографирования распределения водорода в верхнем слое реголита.

Чтобы данные детектора не могли быть превратно истолкованы скептиками, второй аппарат LCROSS должен был наблюдать падение на Луну разгонного блока «Центавр» (“Centaur”) массой 2 т. Планировалось, что удар на скорости 2,5 км/с выбьет 350 т лунного грунта на высоту порядка 10 км. Наблюдать за этим столбом пыли, определяя его состав спектрометрами, должен был не только LCROSS, но и множество других астрономических систем в космосе и на Земле. В качестве цели для нанесения удара ученые выбрали южный полярный кратер Кабеус (Cabeus). 9 октября 2009 года с интервалом в четыре минуты LCROSS и «Центавр» врезались в Луну. Результат превзошел все ожидания. Хотя выброшенное в космос облако реголитной пыли оказалось куда меньше, чем надеялись ученые, в нем удалось выявить 100 кг водяных паров.

Американский межпланетный аппарат «Lunar Crater Observation and Sensing Satellite» наносит удар по Луне