Текст книги "Химия лунного грунта"
Автор книги: Сергей Викторов
Соавторы: Владимир Чесноков
сообщить о нарушении
Текущая страница: 3 (всего у книги 4 страниц)
РЕНТГЕНОВСКИЙ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЙ МЕТОД: «ЛУНОХОД-1»
Исследования, выполненные аппаратами «Сервейер», так же как и осуществленный позднее анализ образцов грунта, доставленных на Землю из «морских» районов Луны, показали, что хотя лунные породы и относятся к одному и тому же типу (базальтовых), однако имеются некоторые отличия в их составе. Таким образом, оказалось, что ряд проблем строения Луны и происхождения форм лунного рельефа очень трудно разрешить путем анализа химического состава лишь отдельных участков лунной поверхности. К таким проблемам селенологи относят, в частности, вопросы о степени однородности состава поверхности и о связи рельефа с химическим составом.
Для того чтобы сделать какие-либо определенные выводы на сей счет, необходимо было провести сравнительные исследования на больших площадях, изучить состав поверхностного и подповерхностного слоев лунного грунта в пределах характерных районов, где широко представлены разнообразные типы лунных образований: кратеры разных размеров и форм, гряды, разломы, камни и скальные обломки. Единственная возможность для проведения подобных исследований – использование самоходных аппаратов, осуществляющих перемещение по лунной поверхности. Изучение состава поверхности в пределах этих определенных районов кроме самостоятельного интереса способствует осуществлению разнообразной работы по «физическому» картографированию Луны.
Самоходные лунные автоматы, исследуя образцы в местах их естественного залегания, могут осуществлять химические и минералогические анализы лунных пород, определять их физико-механические свойства по маршруту следования, передавая на Землю собранную информацию. С помощью подобных аппаратов можно обследовать обширные территории и получить большой объем информации о строении лунной поверхности, осуществить передачу на Землю телевизионных изображений окружающего ландшафта.
С учетом всех этих требований советская программа космических исследований Луны предусматривала создание мобильных автоматических лабораторий, способных передвигаться по поверхности Луны и производить комплексные научные исследования Луны вдоль своего пути. При этом пришлось решить целый ряд принципиально новых задач. Ведь, например, даже после серии мягких посадок на поверхность Луны и целого ряда последующих исследований оставался невыясненным вопрос о том, каким образом осуществлять передвижение аппарата по покрытой слоем пыли лунной поверхности при наличии кратеров и камней различных размеров, в условиях космического вакуума и силы тяжести, составляющей лишь одну шестую земной.
В связи с этим необходимо сказать несколько слов о лунной пыли. В земных условиях мы привыкли, что пыль – это мелко измельченный материал, который ведет себя почти как жидкость. Пыль (песок) течет так же, как вода; ее поверхность так же, как и у жидкости, находящейся в равновесии, – плоская и ровная. Эти свойства пыли объясняются тем, что в пылинках и на ее поверхности находится воздух, который вместе с воздухом, содержащимся между пылинками, «смазывает» частицы, и они легко скользят относительно друг друга.
Лунная поверхность находится в условиях, коренным образом отличных от земных: постоянное облучение солнечным ветром (т. е. частицами, испускаемыми Солнцем) и метеоритная бомбардировка, воздействие ультрафиолетового излучения и глубокий космический вакуум. Длительное ее пребывание в вакууме привело к тому, что на ней произошло обезгаживание не только пространства между частицами, но и самих частиц. В результате пылевые частицы лунного грунта примыкают непосредственно одна к другой или к нижележащей поверхности, «склеиваясь» в единое целое или налипая на поверхность других тел при соприкосновении. Эти контактные силы (так называемые силы Ван-дер-Ваальса) обратно пропорциональны седьмой степени расстояния между частицами, и, поскольку это расстояние порядка размеров атомов, контактные силы более значительны, чем гравитационные.
Частицы лунной пыли соединяются в одно целое, другими словами, – пылевые частицы склеиваются друг с другом, образуя легкий, но твердый неоднородный материал. Слипшиеся таким путем образования при механическом воздействии рассыпаются на мелкие части, а под действием газовых струй тормозных двигателей при посадке космических аппаратов на поверхность Луны пыль легко поднимается кверху. Все это надо было учитывать советским конструкторам.
В результате тщательных расчетов и многочисленных наземных испытаний ими было создано самоходное шасси на восьми колесах ажурной конструкции с грунтозацепами, с независимой подвеской и приводом колес. Впервые была сконструирована машина – «Луноход-1», способная передвигаться в сложнейших условиях лунной поверхности и оснащенная комплексом аппаратуры для научных исследований уже не в одной точке, а в целом районе лунной поверхности.
Выбранный район для работы «Лунохода-1» – Море Дождей – является одним из крупнейших лунных «морей» с четко выраженной кольцевой структурой, окаймленный береговыми горными массивами. Лишь на юго-западе Море Дождей не имеет горного обрамления, и его поверхность смыкается там с Океаном Бурь. Равнины лунных «морей» представляют собой обширные излияния базальтовых лав. Коренные скальные породы перекрыты с поверхности слоем мелкораздробленных пород, так называемым реголитом, имеющим незначительную толщину (менее 10 м). Поверхность Моря Дождей более или менее равномерно покрывают кратеры диаметром до нескольких километров. Плотность их распределения примерно такая же, как и в «морях» экваториальной зоны видимого с Земли полушария Луны. Иногда выделяются участки протяженностью в десятки километров, в которых плотность распределения мелких кратеров на порядок выше средней.
В районе Моря Дождей отмечена одна из наиболее крупных гравитационных аномалий Луны (так называемых масконов), вызванная, по-видимому, избыточными концентрациями масс вблизи лунной поверхности (избыток массы в Море Дождей оценивается примерно в 5 1014 т). Факт обнаружения таких аномалий в местах очень древних лунных образований свидетельствует о Луне как о более твердом теле и с более низкими температурами по сравнению с Землей.
Запуск станции «Луна-17» с «Луноходом-1» на борту состоялся 10 ноября 1970 г. С орбиты искусственного спутника Земли станция стартовала к Луне, и после успешного проведения необходимых маневров она мягко опустилась 17 ноября в западной прибрежной части Моря Дождей в 40 км к югу от мыса Гераклид в точке с селеноцентрическими координатами 38° 17′ с. ш. и 35° 00′ з. д.
Основным назначением автоматической станции «Луна-17» являлась доставка на лунную поверхность автоматического самоходного аппарата – «Лунохода» и обеспечение тем самым работы первой в мире подвижной автоматической лаборатории на Луне. С помощью. «Лунохода-1» предполагалось решить обширный комплекс инженерно-технических задач, провести разносторонние научные исследования.
К ним относились: изучение топографических и геологоморфологических особенностей местности; определение химического состава и физико-механических свойств лунного грунта; исследование радиационной обстановки на трассе полета к Луне, в окололунном пространстве и на поверхности Луны; исследование рентгеновского космического излучения; эксперименты по лазерной локации Луны с помощью уголкового светоотражателя, установленного на «Луноходе-1».
Запуском станции «Луна-17» предусматривалось, также решить ряд конструкторских и инженерно-технических задач, продолжить отработку посадочной ступени и способа мягкой посадки на поверхность Луны. Кроме того, предполагалось провести отработку методов дистанционного управления с использованием передаваемого на Землю телевизионного изображения лунной поверхности, приобрести экипажем опыт по управлению движением «Лунохода», проверить его систему терморегулирования при работе в периоды лунных дней и ночей, получить телевизионную информацию с лунной поверхности по маршруту передвижения. Следует отметить, что успешная доставка на Луну автоматического аппарата «Луноход-1» позволила перейти от исследования лунной поверхности в отдельных точках, проводимых спускаемыми автоматами, к обследованию значительных по протяженности ее районов.
Автоматическая передвижная лаборатория – «Луноход-1» и складывающиеся трапы для его схода на поверхность Луны были установлены на унифицированной посадочной ступени станции «Луна-17». Сам самоходный аппарат состоял из двух основных частей: приборного отсека и колесного шасси. Масса «Лунохода-1» – 756 кг.
Герметический приборный отсек, изготовленный из легких и прочных сплавов, имел форму усеченного конуса, верхняя часть которого использовалась как радиатор-охладитель в системе терморегулирования «Лунохода-1» и закрывалась специальной крышкой. Эта крышка выполняла двойную функцию: в период лунной ночи она закрывала радиатор и препятствовала излучению тепла из отсека, а в течение лунного дня крышка была открыта, и элементы солнечной батареи, расположенные на ее внутренней стороне, обеспечивали подзарядку аккумуляторов, являющихся источником питания бортовой аппаратуры.
В приборном отсеке «Лунохода-1» размещались передающие и приемные устройства радиокомплекса, приборы системы дистанционного управления, системы электропитания, блоки коммутации и автоматики, приборы системы обеспечения теплового режима, электронно-преобразовательные устройства научной аппаратуры.
Бортовой радиокомплекс обеспечивал прием команд из центра управления «Луноходом» и передачу информации с борта самоходного аппарата на Землю. Телевизионная система, две камеры которой располагались в передней части корпуса, была предназначена для передачи на Землю телевизионных изображений местности, необходимых «экипажу», управляющему с Земли движением «Лунохода». Кроме того, специальные камеры обеспечивали съемку панорамы окружающей местности во время стоянки «Лунохода».
Резкие температурные перепады при смене дня и ночи на поверхности Луны, а также большая разница температур между частями «Лунохода-1», находящимися на солнце и в тени, обусловили необходимость разработки для него специальной системы терморегулирования. Поддержание необходимого для нормальной работы аппаратуры теплового режима «Лунохода-1» обеспечивалось как пассивными, так и активными методами. К пассивным относилось уменьшение теплообмена между отдельными элементами конструкции «Лунохода» и окружающим пространством посредством применения экранно-вакуумной теплоизоляции и специальных внешних покрытий. Тепловой режим оборудования, расположенного внутри приборного отсека, обеспечивался активными методами, т. е. путем принудительной специальной циркуляции газа внутри самоходного аппарата. При этом для подогрева газа служил изотопный источник тепловой энергии, расположенный в задней части корпуса.
Приборный отсек «Лунохода-1» был установлен на восьмиколесном шасси, создание которого разрешило принципиально важную задачу космонавтики – возможность передвижения автоматической лаборатории по поверхности Луны. Самоходное шасси было сконструировано так, чтобы гарантировать высокую проходимость «Лунохода» по лунной поверхности и надежную работу в течение длительного времени при минимальном собственном весе и потребляемой электроэнергии. Шасси обеспечивало передвижение «Лунохода-1» вперед и назад, а также его повороты (на месте и в движении).
ДДля измерения содержания в лунном грунте основных породообразующих элементов на «Луноходе-1» была установлена спектрометрическая аппаратура РИФМА (Рентгеновский Изотопный Флуоресцентный Метод. Анализа). Спектрометр РИФМА (так же как и его модернизированный вариант – РИФМА-М, установленный на «Луноходе-2») был разработан и создан в Физико-техническом институте им. А. Ф. Иоффе (руководитель работ Г. Е. Кочаров).
Для облучения лунного грунта использовались панели с радиоактивными источниками, флуоресцентное излучение грунта регистрировалось пропорциональными счетчиками (рис. 7). Счетчик, металлический цилиндр диаметром около 16 мм и длиной около 80 мм, был наполнен смесью аргона и метана. «Окна» для вхождения излучения изготовлялись из тонких (порядка десятка микрометров) материалов (алюминий, синтетические пленки). Электрический импульс, возникавший в счетчике при прохождении через него флуоресцентного рентгеновского излучения грунта, усиливался в электронном преобразователе и по радиоканалу передавался на Землю. Для преобразования электрического сигнала на борту «Лунохода-1» находился 64-канальный анализатор – блок амплитудно-цифрового преобразования (передача сигналов велась в двоичном коде с добавлением нескольких служебных импульсов). BR>
Рис. 7. Внешний вид пропорциональных счетчиков мягкого рентгеновского излучения, применявшихся в экспериментах на «Луноходе-1 и -2»
Выносной блок аппаратуры, в котором размещались радиоактивные источники, детекторы и усилитель (рис. 8), располагался вне «Лунохода» между его передними колесами (см. изображение на обложке). Остальные электронные устройства находились внутри «Лунохода» (рис. 9).
Рис. 8. Внешний вид выносного блока аппаратуры РИФМА-М. В центре – блок детекторов, в передней верхней части которого расположен счетчик для регистрации рентгеновского излучения космического происхождения. По обе стороны от блока детекторов находятся панели с радиоактивными источниками
Рис. 9. Блок-схема а) бортового и б) наземного комплексов рентгеновской спектрометрической аппаратуры «Луноходов» (детектор для регистрации рентгеновского излучения космического происхождения был установлен только на «Луноходе-2»): 1 – выносной блок; 2 – электронный блок; 3 – амплитудно-цифровой преобразователь; 4 – передающее устройство; 5 – панели с радиоактивными источниками; 6 – приемное устройство; 7 – электронные устройства системы записи информации; 8 – запись информации на магнитную ленту; 9 – система обработки данных с выводом информации на ленту цифропечатающего устройства
После посадки на Луну, проверки функционирования бортовых систем и осмотра лунной поверхности самоходный аппарат «Луноход-1» по специальному трапу сошел с посадочной ступени на поверхность Луны. Изучив район посадки и осмотрев посадочную ступень, ученые приняли решение о движении «Лунохода-1» в южном направлении. Основная задача первого лунного дня заключалась в проверке в действии всех систем «Лунохода-1», прежде всего агрегатов самоходного шасси, системы управления и телевизионного наблюдения. Проведенный комплекс испытаний показал хорошую маневренность и управляемость «Лунохода», а также высокую надежность всех его узлов.
Не менее серьезным испытанием для конструкторов и ученых явилась первая «ночевка» «Лунохода-1». В течение долгой лунной ночи, продолжающейся около 14 земных суток, температура поверхности быстро опускается до температур около. –150 °C. Сеансы связи с «Луноходом-1», проводимые в течение ночи, дали возможность получить данные о состоянии его систем и показали, что температура и давление газа в приборном отсеке находятся в пределах нормы. При этом температура внешних частей конструкции «Лунохода-1» (колеса, антенны) опускалась до –90 —125 °C.
Телеметрические данные, полученные в ходе первых сеансов после окончания лунной ночи, свидетельствовали о нормальной работе бортовых систем «Лунохода-1», и его движение на юг после этого продолжилось. В течение лунного дня, с 10 по 20 декабря 1970 г., «Луноход» преодолел множество кратеров разного диаметра и глубины, каменных россыпей и к концу этого дня «заночевал» на расстоянии (по прямой) 1,5 км от места посадки. p>На следующее «утро», 9 января 1971 г., «Луноход» направился в противоположную сторону – (на северо-запад) и другим путем вернулся к месту посадки. Так был успешно завершен важный этап первого в мире навигационного эксперимента по вождению самоходного аппарата по поверхности другого небесного тела. Преодолев на своем пути многочисленные препятствия, «Луноход-1» оказался в расчетной точке на Луне.
В последующие лунные дни «Луноход-1» проводил исследования в районе, расположенном севернее точки посадки.
Во время своего движения по поверхности «Луноход-1» проходил вблизи кратеров разных диаметров, преодолевал зоны кратерных выбросов вещества со значительных глубин, каменные россыпи. На некоторых из этих участков поверхности производилось включение спектрометра РИФМА, время работы которого для измерения химического состава грунта (в данном месте) составляло около часа.
ННаряду с этим проводилось комплексное изучение ряда участков лунной поверхности: на одном и том же участке с помощью пенетрометра[3]3
Пенетрометр – прибор для определения прочностных характеристик грунта. Специальный штамп, расположенный на штанге, вдвигался в грунт и поворачивался. Механические свойства грунта определялись по возникшему сопротивлению перемещения штампа.
[Закрыть] и шасси определялись физико-механические свойства грунта, а с помощью аппаратуры РИФМА – его химический состав. Осуществлялись также эксперименты научно-технического и методического характера.
Результаты исследования показали, что состав реголита в исследуемом районе Моря Дождей близок к составу реголита в других, уже ранее обследованных районах «морского» типа. Особенное сходство в составах наблюдалось с реголитом Океана Бурь и Моря Изобилия (см. табл. 1).
Таблица 1
Сравнение результатов анализов химического состава реголита Моря Дождей в разных точках показало, что вариации состава находятся в пределах точности анализа. Это означает, что в исследованном районе на глубинах от 2–3 до 30–40 м существенных изменений в химическом составе, по-видимому, нет. Отсутствие заметных вариаций химического состава грунта, вероятно, является отражением общего однородного и относительно спокойного характера рельефа исследуемого участка, который представляет собой типичный пример участков «морей», свободных от наложенных на «морскую» поверхность крупных образований.
Таким образом, результаты маршрутного исследования химического состава лунной поверхности в районе работы «Лунохода-1» показали, что реголит там представляет собой переработанный материал базальтового состава. Эти данные подтвердили, что Море Дождей, так же как и другие лунные «моря», заполнены излияниями базальтовой лавы.
В ходе проведения экспериментов наряду с физическими результатами (определение типа пород, химического состава вещества поверхности вдоль маршрута) были получены обширные материалы прикладного и технического характера, относящиеся к разным сторонам функционирования спектрометра РИФМА в составе бортовой аппаратуры. В экспериментах на «Луноходе-1» рентгеновский спектрохимический анализ был впервые применен для изучения состава другого небесного тела непосредственно на его поверхности. Результаты работы спектрометра РИФМА впервые доказали возможность проведения длительных спектрометрических измерений в столь необычных условиях.
Работа «Лунохода-1» на лунной поверхности продолжалась 318 суток. За это время им был пройден путь в 10,5 км, что позволило исследовать площадь порядка 80 000 м2, оценить геологические характеристики местности, изучить физико-механические свойства грунта и его химический состав. Материалы исследований показали, что даже на относительно небольшом участке лунной поверхности с более или менее однородным химическим составом ее свойства значительно изменяются. Эти вариации проявляются в формах, незаметных при наблюдениях с искусственных спутников Луны, а также с неподвижных посадочных станций. Таким образом, успешная работа «Лунохода-1» убедительно продемонстрировала достоинства применения самоходных аппаратов при исследованиях Луны и правильность принятых при этом конструктивных решений.
РЕНТГЕНОВСКИЙ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЙ МЕТОД: «ЛУНОХОД-2»
Исследования Луны с помощью самоходных автоматических аппаратов, начатые «Луноходом-1», были продолжены во время работы «Лунохода-2». Главной задачей научной программы «Лунохода-2» являлось комплексное исследование лунной поверхности в переходной зоне «море – материк», своеобразной границе между «морем» и «материком». С помощью «Лунохода-2» предстояло изучить изменение свойств поверхности и выявить вариации различных характеристик рельефа и грунта в этой области.
Для решения поставленной задачи «Луноход» был оснащен оборудованием, включающим улучшенную систему телевизионных и фототелевизионных камер (с устройством для количественных исследований оптических характеристик поверхности), магнитометр, приспособление для определения физико-механических свойств грунта и рентгеновский спектрометр РИФМА-М. В совокупности эти приборы действительно позволили выявить многие особенности строения верхнего покрова Луны в граничной зоне между «морем» и «материком».
Технические возможности «Лунохода-2» позволили установить на его борту наряду с перечисленными приборами также и другую аппаратуру: астрофотометр для измерения светимости лунного неба, радиометр, фотоприемник «Рубин-1» (для проведения экспериментов по лазерной пеленгации), а также лазерный уголковый отражатель.
8 января 1973 г. станция «Луна-21» с «Луноходом-2» на борту стартовала с Земли, а 16 января совершила мягкую посадку в южной части кратера Лемонье, находящегося на восточной окраине Моря Ясности, в точке с селеноцентрическими координатами 25°51′ с. ш. и 30°27′ в. д.
Море Ясности (второе по величине после Моря Дождей) относится к поясу круговых лунных «морей». Его чаша является одним из весьма древних образований лунного рельефа. Затопление ее базальтовыми лавами, видимо, произошло на сравнительно позднем этапе истории Луны. Таким образом, Море Ясности можно считать одним из сравнительно молодых «морей» на лунной поверхности. В процессе образования этого «моря» на его окраине был частично разрушен вал и затоплено базальтовыми лавами днище одного из ранее существовавших на материке кратеров размером 55 км в поперечнике.
В непосредственной близости от места посадки была расположена приподнятая холмистая область, к востоку и югу переходящая в «материковую» местность и далее в горные массивы Тавр. Большой интерес представлял и крупный тектонический разлом поверхности длиной около 16 км, который также находился в зоне досягаемости «Лунохода-2» (рис. 10).
Рис. 10. Маршрут движения «Лунохода-2» в кратере Лемонье. Юго-западная часть маршрута пролегала в холмистой части предгорий, остальная часть – по днищу кратера. В частности, восточная часть маршрута проходила вблизи тектонического разлома (Борозда Прямая). Цифрами обозначены точки, где проводился анализ химического состава
После проверки функционирования бортовых систем, осмотра места посадки и калибровки спектрометра РИФМА-М начался спуск «Лунохода-2» с посадочной платформы «Луны-21». Детально обследовав с помощью «Лунохода-2» посадочную ступень и условия посадки, ученые приступили к выполнению обширной программы научных экспериментов на лунной поверхности. За время работы «Лунохода-2» на лунной поверхности с января по май 1973 г. им был пройден путь более 37 км, включавший участки с весьма сложным рельефом, сыпучим грунтом и каменными россыпями.
Богатый практический опыт, накопленный в ходе работы «Лунохода-1», позволил внести в систему «Лунохода-2» ряд усовершенствований, которые значительно расширили его возможности по маневренности, скорости и дальности перемещения. Это обстоятельство позволило поставить перед «Луноходом-2» гораздо более разнообразные и сложные задачи. В частности, при исследовании переходной зоны предусматривалось проследить, насколько резко меняются геолого-морфологические характеристики поверхности и химический состав грунта при переходе от «моря» к «материку», как и насколько резко меняется тип пород, слагающих поверхность в этом районе.
Хотя для проведения химических исследований на «Луноходе-2» был использован тот же принцип, что и на «Луноходе-1», в устройство спектрометра, однако, был внесен ряд существенных изменений, вызванных как постановкой новых физических задач, так и улучшением технических характеристик самого прибора. В связи с тем, что «Луноходу-2» предстояло исследовать переходную зону «море – материк» и выяснить характер изменения химического состава грунта в этой зоне, требовалось найти аналитический признак, достаточно четко характеризующий два существенно различных типа поверхности – «морской» и «материковой». Рассмотрение имевшихся данных по химическому составу вещества лунной поверхности показало, что наиболее четким признаком с этой точки зрения является содержание железа, составляющее в «морях» 10–15 %, а в «материковых» районах – всего 3–5 %.
На основании этого большое внимание при разработке прибора РИФМА-М было обращено повышению его чувствительности и точности измерения содержания именно этого элемента. Были изменены конструкция и компоновка выносного блока, тип используемых радиоактивных источников и их расположение по отношению к блоку детекторов, улучшена конструкция детекторов, а также установлен специальный детектор для регистрации рентгеновского излучения Солнца.
Дело в том, что поверхность Луны, лишенная атмосферы, представляет собой идеальную платформу для рентгеновских исследований, которые невозможно проводить, находясь на поверхности Земли: все рентгеновское излучение, идущее к нам из космоса, полностью поглощается земной атмосферой. Поэтому на основе спектрометра РИФМА-М был задуман дополнительный астрофизический эксперимент по регистрации рентгеновского излучения космического происхождения. Детектор был расположен в верхней части выносного блока, возможность постоянного контроля его работоспособности обеспечивалась наличием в нем калибровочного источника. По положению линии этого источника в спектре детектора, ее ширине и амплитуде можно было судить о стабильности его параметров (усиления, эффективности, разрешающей способности).
Остальные детекторы, предназначенные для регистрации флуоресцентного излучения лунного грунта, располагались, как и в аппаратуре РИФМА («Луноход-1»), в нижней части выносного блока. Ряд детекторов был снабжен характеристическими фильтрами для разделения спектральных линий, близких по энергии флуоресцентного излучения элементов. Была предусмотрена возможность калибровки всех детекторов как на трассе перелета Земля – Луна, так и после посадки на лунную поверхность.
Для проверки работоспособности всего прибора один из детекторов выполнял контрольную функцию. Он не имел входных окон для попадания в него излучения, в то время как внутри него был помещен радиоактивный источник и образец земного грунта известного химического состава, постоянно облучавшийся этим источником. Таким образом, спектр, даваемый этим детектором, был заранее известен и постоянно контролировался. В результате можно было делать выводы о работоспособности всей системы детекторов в целом, а также об исправности радиотракта (при работе блока детекторы включались в работу поочередно).
Установке выносного блока на «Луноходе-2» предшествовали обширные лабораторные исследования. С помощью летного экземпляра выносного блока были изучены спектры флуоресцентного излучения большого числа земных минералов известного химического состава. Измерения проводились в большой вакуумной камере (рис. 11) в условиях реальной геометрии космического эксперимента. Исследовалась зависимость полученных результатов от степени измельчения грунта, плотности его насыпания, расстояния блока над поверхностью грунта и т. д. В результате было получено большое число спектров грунтов известного состава (см. рис. 2), знание которых было необходимо при обработке результатов, полученных во время работы «Лунохода-2», с целью определения абсолютных концентраций элементов в лунном грунте.
Измерения химического состава грунта были начаты на небольшом удалении от посадочной платформы, на валу кратера диаметром 40 м. Состав грунта здесь оказался следующим: кремний – 24 ± 4 %, кальций – 8 ± 1 %, железо – 6,0 ± 0,6 %, алюминий – 9 ± 1 % (напомним, что измерения «Лунохода-1» в Море Дождей дали 10–12 % железа). При движении «Лунохода-2» на юг исследованию подвергся кратер диаметром 13 м, удаленный от места посадки примерно на 1,5 км. Грунт в этом районе оказался схожим по составу с грунтом ранее исследуемого участка. Таким образом, судя по химическому составу, лунные породы в районе посадки станции не могут быть отнесены к типично «морским».
Рис. 11. Выносной блок аппаратуры РИФМА-М в большой вакуумной камере при проведении модельных экспериментов – получении спектров флуоресцентного излучения грунта известного химического состава. Блок закреплялся на штанге, и его положение относительно грунта могло изменяться
По мере продвижения «Лунохода-2» к холмам, расположенным в южном направлении, содержание железа стало падать и составило 4,9 ± 0,4 % при удалении от места посадки на 4,5 км. В сеансе, проведенном в точке наибольшего продвижения в сторону «материка», зарегистрировано самое низкое содержание железа – 4,0 ± 0,4 %, причем одновременно содержание алюминия возросло до 11,6 ± 1,0 % (это определение химического состава проводилось вблизи кратера диаметром 2 км). К этому времени «Луноход-2» прошел уже несколько километров (около 10) и находился в пределах холмистой приподнятой равнины, расположенной к юго-западу от кратера Лемонье (собственно, уже вне кратера). По типу рельефа эта местность является переходной от Моря Ясности к массиву гор Тавр. Следует отметить, что по сравнению с измеренным в районе посадки отношение концентраций кремния к железу на участке наибольшего продвижения в глубь «материковой» зоны возросло в 1,5 раза, а отношение алюминия к железу – приблизительно в 2 раза. Такой состав напоминает земные горные породы анортозитового типа, по-видимому, широко распространенные на лунных материках.
При дальнейшем движении «Луноход-2» покинул зону холмов и возвратился на поверхность кратера Лемонье. Проведенные здесь измерения дали состав грунта, сходный с составом поверхности в месте посадки. Примеры спектров, полученных при работе аппаратуры РИФМА-М на «Луноходе-2», представлены на рис. 12.
Рис. 12. Пример спектров флуоресцентного излучения лунного грунта, полученных с помощью «Лунохода-2»
При дальнейшем движении «Луноход-2» исследовал Борозду Прямую – тектонический разлом поверхности, находящийся к юго-востоку от места посадки. Результаты анализов, произведенных на западном и восточном склонах этого образования, в пределах точности эксперимента совпадают. Содержание кальция составляет около 8 %, содержание железа на западном склоне – 7,5 ± 0,9, на восточном – 8,0 ± 1,0 %. Это несколько превышает концентрацию железа в равнинной части исследованного района и, по-видимому, связано с морфологическими особенностями данного участка поверхности.
