Авторы:   Руслан-Дмитрий Иванович Стрельцов,    студент Варшавского технологического института, факультет планетологии   http://www.pw.edu.pl/ ,           Александр Альбертович Бурганов,    инженер оборонного судоремонтного завода «Звездочка»                 http://www.star.ru/           

     Цель данной работы познакомить читателя с физическими условиями на Луне, а также с особенностями путешествия космонавтов на наш спутник. Для начала автор хочет оговориться, несмотря на то, что ни читатели, ни автор на Луне не были, однако, на настоящий день, многовековые визуальные, оптические наблюдения, а также накопившиеся результаты исследований межпланетных автоматов, радиолокационных экспериментов, исследований грунта, и обширные данные по действию невесомости на организм человека орбитальные исследования, все это позволяет достаточно уверенно осветить данную тему.            

      Во многом, путешествие до Луны и исследования с поверхности (в случае высадки космонавтов на поверхность) определяются физическими возможностями людей во всех аспектах значения этого слова, и безусловно техническим обеспечением подобных миссий. Статья написана в научно-популярном стиле, где наука передана без формул и по возможности наглядно, Так чтобы любой человек без специального образования легко мог понять, о чем идет речь.                       Опираясь, безусловно, на свидетельства очевидцев и участников космических полетов. Автор данной статьи задался вопросом: с какими условиями пребывания столкнуться первые колонизаторы Луны? Много позже, автор, читая и анализируя различные источники данных, пришел к выводу, что создать колонию-поселение на Луне – это сложнейшая технологическая задача в смысле ограниченности доставки необходимого оборудования.                                                               Есть множество мифов устоявшихся на сегодняшний день о Луне, и условиях на её поверхности. Подобные заблуждения основаны на слабом понимании вопроса, скудной информации, главным образом сконцентрированной в научной узкоспециализированной литературе. И увы, более чем противоречивой, а порой не имеющей ничего общего с реальностью, информацией от астронавтов миссий Аполлон. А также документов тех миссий. Каждое утверждение автора аргументировано примерами, взятыми из достоверных источников. Приглашаю читателей задуматься, Луна - чуждый неизведанный мир, в описании которого сложно порой проводить аналогии, с чем - либо известным, в повседневности.   

  Так с чем столкнемся на Луне?            

       Одной из главных задач, которую решает современная космонавтика – это безопасность и эффективность межпланетных полетов, возможность нахождения человека в биологически некомфортных физических условиях. Это большое направление, автор остановится на главных, по его мнению, пунктах. Для межпланетного перелета необходим сверхмощный ракета-носитель. Уже в 60-х годах 20-го века стало ясно, что полезный груз, выводимый в космос должен быть никак не меньше 100 тонн. Накопленный опыт обитания в космосе на советских космических станциях Салют и Мир, а также на современной МКС, позволил существенно улучшить быт космонавтов и выработать стратегию подготовки и поведения людей в космосе. При этом, до сих пор не решена задача защиты людей от космического и солнечного излучения. Как известно,  орбиты станций не поднимались выше 400 км над уровнем моря, то есть под надежной защитой магнитосферы Земли. Автор не будет утомлять читателей значениями излучения в зивертах или Мэв и т. д. В общих чертах - что следует знать о магнитосфере земли и ее свойствах?

    Магнитосфера имеет несколько функций. Главное полезное назначение магнитосферы заключается в защите земной биосферы от солнечного, космического и галактического излучения. Магнитосфера интенсивно изучается академическими институтами, занимающимися вопросами ионосферой и прохождения радиоволн. Магнитосфера распространяется на 10-11 земных радиусов, т.е. около 70 000 км над поверхностью земли. Но с подсолнечной стороны. Разберемся подробнее:
    1) Есть магнитное поле Земли
    2) есть магнитопауза
    3) есть поля Ван Аллена.    

  Итак:
    1) магнитное поле Земли вырабатывается по устоявшемуся мнению внутренним динамо планеты. И отклоняет солнечное и космическое излучение. Имеет вид сложной пространственной структуры. С подсолнечной стороны его границы в пределах 70000км над поверхностью планеты. Однако, с противоположной стороны поле имеет вид хвоста или шлейфа, который простирается на расстояние около 1.5 млн км, то есть за орбиту Луны (!), коротко здесь [1] подробнее по всей теме [2].    2) Магнитопауза - это область выравнивания давления солнечного ветра и галактического излучения с давлением магнитного поля. По границе магнитопаузы происходит обтекание солнечного ветра в стороны от планеты.    3) Поля Ван Аллена- это часть солнечной плазмы, проникающей в магнитосферу Земли с образованием радиационных поясов вдоль силовых линий магнитного поля. Радиационные пояса повторяют структуру силовых линий магнитного поля в виде двух концентричных тороидов, названных большим и малым поясом Ван Аллена. Радиация в них превышает земной фон в тысячу и более раз. Таким образом, с противосолнечной стороны растягиваясь вместе с полем за орбиту Луны. [2] Орбита Луны проходит сквозь магнитный шлейф Земли и следовательно, через радиационные пояса. Что составляет около 1/4 ее орбитального пути. Лунный месяц длится 29 суток. 29/4=7.25 суток. Округлим до 7. Поэтому при разработке космических кораблей следует подумать о максимально безопасных траекториях ,которые по возможности минимально проходили в потоках излучения. И о защите космического корабля от проникающей радиации, либо отсека космического корабля, оборудованного, как спасательный модуль.
   

По дороге к Луне

  Продолжим разбор мифов. Одно из самых необоснованных заблуждений, будто звезды в космосе не видно из-за слепящего Солнца. Напротив, еще как видно! По свидетельствам космонавтов, первое, что бросается в глаза, это необыкновенно яркие звезды, «которые сияют ровным немигающим светом, словно яркие дырочки в глубоком черном бархате космоса!». При чем отмечают силу яркости в несколько раз превышающую яркость земного небосвода (2-3 раза).Некоторые космонавты описывают разницу как десятикратную. Дневник космонавта. В. Лебедев [2Б 1-7]: "Сейчас составляю таблицу по видимости звезд на свету. Яркие звезды, такие, как Сириус, Канопус, Вега, видны всю светлую часть витка, если находятся от Солнца или атмосферы Земли в угле более 20°, и Солнце светит в иллюминатор сбоку, иначе засвечивает". [2] Особенно это отмечают космонавты, побывавшие в открытом космосе. Нужно отметить, что звезды хорошо видны с орбиты и на ночной и на дневной стороне, лишь прямой взгляд на Солнце может ослепить наблюдателя. Но стоит повернуть голову в сторону, на 20-30 градусов или развернутся спиной к Земле (если вы на дневной стороне) и с обозрением звезд никаких проблем - наслаждайтесь чарующим видом! Много можно приводить цитат очевидцев, я ограничусь картинами очевидца-первого космонавта, побывавшего в космосе Алексея Леонова. На своих картинах он отразил свои впечатления и наблюдения.  В1967 году вышел буклет с многочисленными иллюстрациями, комментариями космонавтов и короткими статьями специалистов "Звезды ждите нас" [3] . А вот вид нашей героини Луны уже с орбиты обескуражит и несколько разочарует. Луна кажется меньше привычных размеров и гораздо тусклее, особенно на фоне ярких звезд. Лишенная царственного ореола, окрашенная в пастельно - коричневые тона, Луна сиротливо жмется в чернь космоса и поглядывает издали.        

 Лунное небо и лунная твердь

     Следующим заблуждением о Луне является неверное представление об абсолютной пустоте космического пространства и о спокойствии и неизменности лунного ландшафта. Это упрощенное представление. Что могут увидеть космонавты, находясь на лунной орбите? Пыли в космосе довольно много (метеорной пыли), но коснемся достаточно хорошо изученных метеороидных потоков [4], [5]. Обращаясь вокруг Солнца по орбите, Земля встречается с множеством космических тел, летящих со скоростями от 11 до 72 км/с, для сравнения скорость, с которой летит спутник вокруг Земли - всего лишь 8 км/сек. Это твердые тела величиной от нескольких миллиметров до ~10 см в поперечнике. Приблизительное количество подобных тел, выпадающих на нашу планету - около 70 млн. штук ежесуточно! Эта бомбардировка носит постоянный характер, и не прекращается ни днем, ни ночью. (Специально, во избежание спекуляций, автор не рассматривает регулярных метеороидных потоков, имеющих собственное название, частоту и плотность, во время встреч с системой Земля – Луна, это: Леониды, Персеиды, Цефеиды, Дракониды и прочие).   Орбитальные полеты показали, что такая плотность относительно безопасна для спутников и МКС. Тем не менее, в прошлом году было зафиксировано серьезное повреждение метеором американского сегмента МКС, потребовался ремонт. Как такая бомбардировка сказывается на Луне? Казалось бы, если Луна гораздо меньше Земли и ее гравитация слабее земной в 6 раз, а площадь поверхности приблизительно равна площади Европы, то и количество метеоров, падающих на нее должно быть меньше. Как раз всё наоборот!                                           
    Рассмотрим всё подробно:    1) Нам интуитивно кажется, что если гравитация Луны слабее, то и метеоры будут слабее притягиваться Луной. Это не так, метеоры в большинстве очень малы, и соответствующая сила притяжения также совсем незначительна (сила притяжения прямо пропорциональна произведению масс), а скорость метеора настолько велика, что он просто не успевает захватиться притяжением как Земли, так и Луны и пролетает мимо.    2) Кажется, будто если площадь поверхности нашего спутника мала – значит, количество упавших на неё метеоров окажется меньше. И это неверно, так как мы рассматриваем не общее количество метеоров падающих на Землю и Луну, а плотность их бомбардировки, а она будет выше на Луне, по нижеследующей причине: Луна вращается медленно вокруг своей оси, чуть более 12 градусов в сутки и не имеет атмосферы, в которой бы часть метеоров и пыли сгорала. Земля за те же сутки делает полный оборот 360 градусов, и защищена атмосферой, при одинаковой плотности метеорных потоков на 1 км2 поверхности Луна получит в 360/12 = 30 раз больше попаданий, чем земная поверхность. Если учесть, что у нее нет атмосферы, то количество достигших поверхности тел возрастает на два порядка, ведь сгорая в атмосфере, космические тела в малой процентной доле достигают поверхности планеты (от 1 до 4%) против 100% встретившихся с Луной!                                                                                                                                                      Из этого следует, что космонавты с лунной орбиты будут наблюдать достаточно частые непрекращающиеся точечные вспышки на поверхности Луны. По расчетам - суточная частота падения метеоров на поверхность Луны чаще, чем на Земную поверхность от 50 до 200 раз! Несомненно, это обстоятельство должно учитываться при посещении Луны, для безопасности космонавтов.

   Об иллюзии легкости космических полетов        

  Долгое время бытовала убежденность, что космические полеты, связаны с массой увлекательнейшего опыта, а слово "невесомость" заставляло верить в легкость и непринужденность полетов. Первые космонавты были воистину всенародными героями и любимцами. Посему не к лицу в таком статусе взрослым мужчинам жаловаться на трудности полетов. А ведь и по прошествии полувека регулярных полетов в космос, при многократно улучшенном быте, работа космонавтов - это адский изнурительный труд, сопряженный со многими лишениями. Более того, в космическом полете заметно проявляются трудности психического порядка, физические последствия полетов во многом остаются незамеченными, до возвращения на Землю.                                                                                                                             Без специальных тренажеров мышцы быстро атрофируются, порог был выяснен в середине 60-х годов, когда начались первые суточные полеты, после 4-х дневного полета, без физических нагрузок, космонавты вышли из корабля только с помощью спасателей, и в дальнейшем понадобилась серьезная реабилитация. С целью воспрепятствовать пагубным последствиям невесомости разработан ряд мер, среди которых разработка костюма для имитации повышенного кровяного давления на нижние конечности (пингвин), ежедневные физические нагрузки не менее 2- 2,5 часов в день и другие. Психологические трудности полетов очевидны - замкнутое пространство, отсутствие личного пространства и времени, особенно до начала эры космических станций. Все же на станциях быт и объем пространства заметно улучшился. А представьте психологический барьер отправления естественных потребностей организма, в полетах первого десятилетия отдельного помещения под туалет не было, да и сами полноценные туалеты появились лишь на первых станциях. Даже для подготовленных людей тесное пространство и подобные тонкости безусловно сказываются на психологическом комфорте. В настоящее время часть проблем успешно решена, появились относительно просторные помещения, улучшился досуг, есть возможность смотреть видео, слушать любимую музыку, общаться с родными, уединиться. Но все это достижения и удобства МКС, в полет на Луну пока большую часть удобств взять с собой не получится. [6] [7] [8]
                                                                             

Прилунение

        Само по себе прилунение - это очень трудный и опасный маневр и вот почему. Несмотря на шестикратно пониженную гравитацию, перегрузки во время посадки будут неизбежны. Посадка состоится минимум через четверо суток полета в состоянии невесомости. Не забудем, что критическая цифра пребывания в невесомости без тренировок, что требует брать с собой тренажеры, а это дополнительный груз - как раз 4 дня, после этого человеческий организм испытывает большие проблемы после возвращения из космоса. Существующие технологии прилунения и конструкции лунных посадочных модулей таковы, что космонавты вынуждены будут стоять во время посадки, что будет сложно на отвыкших ногах.                      Также во избежание нарушений центровки посадочного аппарата, требуется жестко закрепиться ремнями, это ограничит движения космонавта по маневрированию при посадке и создаст определенные неудобства. Кроме того, ограничены возможности визуального слежения, что очень необходимо при посадке в неизвестной местности, и в непривычных условиях видимости. Ведь на Луне нет атмосферы, при сближении с поверхностью ещё больше трудностей для понимания топографии будут создавать чередующиеся пятна непроглядной черноты, с матово зернистыми освещенными участками. Вопреки бытующему заблуждению, пыли (в привычном понимании, такой, которая висит и мешает зрительному восприятию) реактивный посадочный двигатель не поднимет, он просто сдует ее с поверхности, образовав под конец под собой небольшой чистый участок без пыли и мелких камней.