Вообще структура поверхности планет и их крупных спутников, лишенных плотной атмосферы, по мнению некоторых ученых, должна иметь много общего. Эта общность определяется тем обстоятельством, что основными формирующими рельеф факторами являются космические и эндогенные факторы, роль воды, а также эрозии – минимальна (в отличие от формирования рельефа на Земле). Такая точка зрения получила подтверждение после фотографирования Марса космическим аппаратом «Маринер-4»: поверхность Марса оказалась изрытой многочисленными кратерами и образованиями типа лунных морей.
Таким образом, изучение нашей ближайшей небесной соседки Луны может пролить свет на строение и структуру поверхности Меркурия и Марса, а также таких спутников некоторых планет Солнечной системы как Ганимед, Каллиосто, Ио, Европа, Тритон, Титан.
Рис. 51. Часть панорамы лунной поверхности, полученной самоходным аппаратом «Луноход-1»; видна колея, проложенная им при движении по лунной поверхности
Рис. 52. Схема передвижения «Лунохода-1» по лунной поверхности за первые 65 суток его функционирования на Луне
Естественно, что наибольший интерес представляют спутники Юпитера и Сатурна, так как изучение этих планет пилотируемыми аппаратами будет, очевидно, включать в себя посадку на их спутники. Посадка на эти планеты затруднена значительной силой тяжести у их поверхности (на Юпитере она в 2,5 раза превышает земную), а может быть и вообще неосуществима – если Юпитер и Сатурн не имеют твердой поверхности.
ПЛОТНОСТЬ, СОСТАВ И РАДИАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПОРОД ЛУНЫ
Непосредственное определение плотности и механической прочности наружного слоя лунного грунта было впервые произведено приборами, доставленными на поверхность Луны автоматической станцией «Луна-13».
В состав научной аппаратуры станции, в частности, входили: радиационный плотномер, механический штамп-грунтомер и динамограф, регистрирующий величину и длительность динамической перегрузки (действующей на станцию в момент прилунения).
После посадки станции и открытия лепестковых антенн специальные механизмы, выполненные в виде разворачивающихся многозвенников, выносят приборы в различные стороны на расстояние около 1,5 метра от станции (рис. 53). Кинематика механизмов построена таким образом, что чувствительная часть аппаратуры достаточно плотно прилегает к поверхности лунного грунта.
Плотность наружного слоя лунных пород (толщиной порядка 15 сантиметров) определялась с помощью радиационного гамма-плотномера, датчик которого располагался на выносной части, а электронный блок, обрабатывающий информацию от датчика, – в корпусе станции.
Конструкция выносной части радиационного плотномера показана на рис. 54; его датчик представляет собой плоский корпус размерами 25,8X4,8X1 сантиметр с боковыми сегментами, обеспечивающими его ориентацию на лунной поверхности.
Рис. 53. Автоматическая станция «Луна-13» в рабочем положении:
1 – лепестковые антенны; 2 – грунтомер-пенетрометр; 3 – механизм выноса приборов; 4 – телевизионная камера; 5 – штыревые антенны; 6 – радиационный плотномер
В корпусе датчика размещен радиоактивный изотоп цезия, излучающий гамма-кванты; в результате поглощения и рассеивания гамма-квантов веществом лунных пород часть их возвращается к поверхности грунта и регистрируется счетчиками. В целях уменьшения погрешности, связанной с неровностью лунной поверхности, для обработки используются осредненные значения измерений, выполненных тремя независимыми счетчиками датчика.
Для исключения прямого попадания гамма-квантов от изотопа к счетчикам между ними установлен свинцовый экран.
Достаточно полная независимость определения плотности лунных пород от их химического состава была достигнута следующим образом. При облучении вещества гамма-квантами происходят три физических процесса: фотоэффект, образование пар электрон – позитрон (при которых наблюдается полное исчезновение гамма-квантов) и комптон-эффект, сопровождающийся рассеянием гамма-квантов и изменением направления их движения. Используя гамма-кванты с энергией 0,5 – 3 мегаэлектронвольт, приводящей в основном к комптон-эффекту, сечение которого пропорционально атомному номеру и обратно пропорционально массе элемента, получают зависимость плотности исследуемого вещества от зарегистрированной интенсивности рассеянного излучения; так как упомянутое отношение практически неизменно для большинства элементов горных пород и грунтов, близких к лунным, то результаты измерений плотности имеют высокую достоверность.