Бур опустился на лунную поверхность в темноте. Солнце уже зашло, а получить изображение места бурения не удалось. Рядом не было космонавта, который мог бы осмотреть инструмент или поправить механизм. Предстояло набрать грунт, убрать его в контейнер и отправить домой. На Земле ученые ждали материал, из которого можно было извлечь сведения о древней истории Луны.
Как «Луна-16» должна была добыть грунт на Луне
К тому времени образцы Луны уже привезли экипажи «Аполлона-11» и «Аполлона-12». Советская программа решала задачу доставки автоматическими средствами. «Луна-16» стала первой станцией, которая успешно выполнила такой полет без людей на борту.
Опыт мягкой посадки «Луны-9» показал, что автомат может добраться до поверхности и передать сведения с места. Для возвращения грунта требовался аппарат со своей ракетой, способной стартовать с Луны. При этом на борту приходилось размещать топливо, оборудование для посадки и бурения, контейнер и защиту для входа в земную атмосферу.
Такая сложность оправдывалась возможностями лабораторий. Доставленный образец можно разделить между научными группами, рассмотреть под микроскопом, определить состав и возраст пород. Часть вещества остается для повторного анализа, когда появляются новые методы. Аппаратура станции ограничена тем, что удалось подготовить и отправить в полет; на Земле исследование можно продолжать с другими приборами и вопросами.
Как проходила миссия
«Луна-16» стартовала с Байконура 12 сентября 1970 года. После перелета и работы на окололунной орбите станция 20 сентября опустилась в Море Изобилия. Так называется обширная равнина, поверхность которой сформировали древние излияния лавы. Сверху ее покрывает реголит — рыхлая смесь пыли, минеральных зерен и обломков пород.
Механизм мог достать только до грунта рядом со станцией. Поэтому результат зависел и от удачного прилунения, и от того, справится ли бур с материалом непосредственно под ним. Примерно через 45 минут после посадки по команде с Земли грунтозаборное устройство опустили на поверхность. За семь минут бур углубился примерно на 35 сантиметров и набрал образец. Полученный материал находился внутри полого инструмента: его предстояло перенести в контейнер возвращаемого аппарата.
После забора грунта образцы поместили в контейнер и герметично закрыли. Земная команда запускала операции радиокомандами, бортовые механизмы выполняли их на Луне. В этой экспедиции люди руководили работой с расстояния в сотни тысяч километров.
Как образцы «Луны-16» вернулись на Землю
Место посадки выбирали с учетом обратного пути. Инженеры рассчитали схему, при которой старт вверх от поверхности в определенный момент позволял направить возвратную ракету к Земле без последующих коррекций траектории. Это ограничивало подходящие районы Луны и время вылета, зато избавляло от необходимости исправлять курс во время обратного перелета.
21 сентября возвратная ракета взлетела с Луны. Посадочная часть осталась на поверхности и послужила стартовой платформой. Встречи и стыковки с другим кораблем на лунной орбите эта схема не требовала: ракета с контейнером грунта направилась прямо к Земле. Перед входом в атмосферу от нее отделилась капсула с образцами. Ее скорость составляла почти 11 километров в секунду. Воздух перед капсулой при торможении сильно нагревался, поэтому груз защищала теплозащита. Парашют вступил в работу позже, после основного снижения скорости.
24 сентября капсула приземлилась примерно в 80 километрах от Жезказгана. Поисковые самолеты и вертолеты приняли ее радиосигналы еще во время спуска. До земных лабораторий добрался 101 грамм лунного вещества.
Что ученые узнали из грунта «Луны-16»
С доставленным материалом работали в Институте геохимии и аналитической химии имени В. И. Вернадского. Чтобы земной воздух не изменил образцы, их извлекали из бура в атмосфере гелия. Этот инертный газ защищал лунное вещество от контакта с кислородом и влагой.
Среди частиц грунта обнаружили обломки базальта — породы, возникающей при остывании лавы. Для одного из изученных фрагментов ученые определили возраст около 3,4 миллиарда лет. Они сравнили содержание радиоактивных изотопов и продуктов их распада: такое соотношение позволяет оценить, сколько времени прошло после формирования породы. Базальты из Моря Изобилия также оказались богаче алюминием, чем многие образцы, привезенные экспедициями «Аполлон».
Это давало возможность сопоставлять вулканическую историю разных районов Луны. Одна проба представляла небольшой участок поверхности, поэтому ее изучали вместе с материалами других посадок. Из частиц, которые поместились в буре автоматической станции, удалось получить и состав древних лав, и датировку одного из эпизодов их застывания.
Ранее Наука Mail рассказала, как ученые исследуют структуру лунного грунта с помощью искусственного интеллекта.