Если удастся решить задачу получения изображения в рентгеновских лучах (еще не преодолены некоторые технические трудности их фокусировки), то выигрыш в разрешающей способности по сравнению с оптическими приборами будет примерно в 1000 раз – пропорционально отношению длин волн.
Применение гамма-астрономии дает новое мощное орудие в руки ученых, так как в отличие от заряженных частиц, входящих в состав космических лучей (атомных ядер, электронов и альфа-частиц), гамма-лучи не отклоняются магнитными полями в межпланетном пространстве.
Гамма-кванты, т. е. фотоны с энергией более 50 миллионов электронвольт, являются электрически нейтральными; поэтому они распространяются по прямым линиям и указывают направление, в котором они образовались.
Однако пока что не установлено, где именно образуется гамма-излучение: в точечном источнике или в обширной области пространства. Указанный вопрос требует существенного повышения точности регистрации направления приходящих гамма-квантов; эту задачу проще всего, очевидно, решить с помощью приборов, расположенных на лунной поверхности.
Расширение возможностей регистрации первичного гамма-излучения весьма важно для проникновения в сущность строения материи, ибо гамма-кванты образуются, в частности, в результате аннигиляции вещества и антивещества.
Наблюдения в ультрафиолетовой части спектра, ставшие доступными с выходом за пределы Земли, позволяют распространить измерения на такие атомы (в различных состояниях ионизации), как атомы азота, кислорода, углерода, железа, магния и молекулярный водород. Это даст возможность определить химический состав, плотность, степень ионизации и распределения скоростей межзвездного газа.
Исследование космических лучей, состоящих в основном из протонов и ядер ряда элементов, является одной из главных задач астрофизики.
Некоторые космические лучи разгоняются в природных условиях до энергий 10й миллиардов электрон-вольт, в то же время современные уникальные ускорители протонов разгоняют частицы до энергий, меньших 102 миллиардров электронвольт.
Создание сложнейших ускорителей «элементарных» частиц в земных условиях – труднейшая научно-техническая задача; легко представить, как упростятся указанные исследования с выходом в космос, на базы в вакууме, на стационарные лунные установки.
Естественно, что исследование частиц космических лучей с энергией, которую мы не в состоянии искусственно сообщить микрочастицам, может привести к открытию новых фундаментальных законов взаимодействия элементарных частиц.
Как известно, оборудование для регистрации частиц высоких энергий и их воздействия на вещество требует громоздких сооружений, так как необходима значительная масса для поглощения потока вторичных частиц, порожденных космическими лучами.
В связи с этим была запущена серия тяжелых научных станций типа «Протон», перед которыми, в частности, была поставлена задача обнаружения гипотетических элементарных частиц «кварков» (имеющих заряд втрое меньше, чем у электрона); поиски этих величин на ускорителях и с помощью космических аппаратов пока остаются безрезультатными.
Создание научных баз с массивной аппаратурой на Луне для изучения взаимодействия частиц высоких энергий приведет, безусловно, к существенно большим успехам, чем спутниковые исследования. На этих же базах может быть выполнен изотопный анализ химических элементов лунных пород, который раскроет историю космических лучей за последние миллионы лет: ведь лунная поверхность в отличие от земной (окруженной мощной атмосферой) доступна для непосредственного воздействия первичного космического излучения, оставляющего свои «следы» в грунте.
Изучение космических лучей более успешно начало продвигаться в последние 10 – 15 лет, после того как было установлено, что основная часть космического радиоизлучения генерируется космическими лучами, а следовательно, для их исследования можно применять и радиотелескопы.
Вопрос о природе и месте возникновения космических лучей еще не решен современной наукой; наиболее вероятно, что космические лучи образуются в основном в пределах нашей Галактики и не покидают ее.
Как установлено измерениями, космические лучи подходят к Земле равномерно, а также образуются при солнечных вспышках; однако их мощность не может быть объяснена генерированием лишь в звездах Галактики. 6 связи с этим некоторые астрономы и физики придерживаются мнения, что источниками космических лучей являются сверхновые и новые звезды (появляющиеся через несколько десятилетий).