Районы Луны с местным увеличением гравитационного воздействия названы «масконами» (концентрация массы).
Анализ движения различных аппаратов «Лунар Орбитер», пролетавших над одинаковыми областями Луны на различных высотах, дает следующие физические характеристики масконов: глубина залегания возмущающих масс под лунной поверхностью – от 25 до 125 километров; протяженность масконов – от 50 до 200 километров; маскон в Море Дождей имеет массу, равную 20-10-6 от массы Луны. Районы концентрации масс на Луне (по данным американских ученых Мюллера и Съергена, открывших масконы) приведены в следующей таблице.
Рассмотрение материалов, полученных по результатам полета всех лунных спутников, дает возможность прийти к выводу о том, что вещество Луны более однородно по плотности, чем это предполагалось ранее. Плотность глубинных слоев Луны оказалась почти постоянной вдоль радиуса, т. е. мало увеличивающейся с приближением к центру Луны, в отличие от Земли, имеющей весь. ма плотное центральное ядро по сравнению с вышележащими оболочками. Отношение плотности центрального ядра к средней плотности наружных пород составляет для Земли около 5, а для Луны, по-видимому, – не превосходит 2.
Исследование Луны посредством анализа движения ее спутников позволило получить многие количественные гравитационные характеристики; однако их уточнение должно быть проведено с использованием специально оборудованных лунных спутников.
Лазерная локация Луны явилась новым эффективным методом изучения ряда глобальных параметров Луны и Земли, позволяющим произвести их уточнение в десятки раз. Ее применение позволило решить следующие задачи: измерение расстояния Земля – Луна с погрешностью менее 1 метра; уточнение движения Луны в пространстве и вокруг ее оси, ее физическую либрацию; проверку гипотезы о дрейфе земных континентов и о медленном уменьшении силы тяготения (расстояние до Луны при этом увеличивается); уточнение прогноза землетрясений по наблюдениям колебаний Земли относительно ее оси вращения.
Рис. 63. Лазерный отражатель (разработанный французскими специалистами), доставленный на Луну советской автоматической станцией «Луна-17»
Впервые эксперименты лазерной локации лунной поверхности (с длительностью импульса порядка одной тысячной секунды) были проведены американскими и советскими учеными в 1962 и 1963 годах; удалось замерить расстояние Земля – Луна с ошибкой до 150 километров.
Усовершенствованное лазерное устройство (с длительностью импульса около одной стомиллионной секунды) позволило измерить расстояние до дна лунного кратера Фламмарион уже с точностью в несколько сотен метров.
Ошибку измерений можно было снизить еще пример. но в 100 раз размещением на Луне специального отражателя, определенным образом ориентированного на Землю.
Такого рода измерения стали возможными с доставкой на Луну кораблем «Аполлон-11» и станцией «Луна-17» светоотражателей, служащих точечными мишенями.
Отражатель лазерного излучения, разработанный французскими специалистами, был доставлен на Луну научной станцией «Луна-17» (рис. 63). Он состоит из панели (с теплоизоляцией), на которой укреплены 14 четырехгранных призм из специального однородного стекла с очень малым коэффициентом температурного расширения; три прямых угла призмы выполнены с точностью до десятой доли угловой секунды. Световой лазерный пучок, посланный на Луну, после трехкратного преломления в призме возвращается в ту же точку Земли, откуда он был отправлен.
Для обеспечения лазерной локации Луны служит наземный комплекс, установленный на телескопе и состоящий из оптического передатчика на рубиновом лазере, узкополосного фотоприемника с системой регистрации отраженного сигнала, измерителя времени распространения сигнала в оба конца, блоков автоматики и управления всей аппаратурой.
Систематические и длительные измерения методом лазерной локации, начатые с отражателями, установленными на Луне («Аполлон-11» с 1 августа 1969 года, «Луна-17» с 5 декабря 1970 года), помогут решить ряд сформулированных выше фундаментальных задач, связанных с исследованием основных параметров Луны и Земли.