Космические программы с участием сотрудников
Отдела исследований Луны и планет ГАИШ МГУ
Седьмого октября 1959
года с борта автоматической
межпланетной станции "Луна-3" были получены первые в мире изображения
обратной стороны Луны. Материалы съемок, переданные на Землю, были
направлены для изучения в три астрономических учреждения: Главную
астрономическую обсерваторию (Пулково), Астрономическую обсерваторию
Харьковского университета и Государственный астрономический институт им.
П.К.Штернберга Московского университета (ГАИШ МГУ). В Москве в работах
вскоре принял участие также Центральный научно-исследовательский институт
геодезии, аэрофотосъемки и картографии (ЦНИИГАиК).
"Луна-3"
По общему признанию, наиболее исчерпывающее дешифрирование снимков было сделано совместно коллективами специалистов ГАИШ и ЦНИИГАиК. Техника предварительной обработки и дешифрирования снимков была разработана под руководством Ю.Н.Липского.
На основании полученных материалов была подготовлена первая карта обратной стороны Луны, содержавшая сотни деталей поверхности, выявленных по их отражательным характеристикам. Полный каталог этих образований вошел в "Атлас обратной стороны Луны" (1960г.). Вслед за этим совместно ГАИШ и ЦНИИГАиК был подготовлен первый глобус Луны с изображением 2/3 поверхности обратного, невидимого с Земли, полушария.
В процессе изучения первых космических фотографий Луны сформировался коллектив специалистов, который в середине 60-х годов оформился в Отдел физики Луны и планет ГАИШ и по инициативе Главного конструктора ракетно-космической техники академика С.П.Королева был определен головным по изучению и обработке результатов космических съемок Луны и составлению лунных карт и глобусов. Заведующим Отделом и научным руководителем всего направления стал Ю.Н.Липский.
Первыми сотрудниками Отдела исследований Луны и планет были Л.Н.Бондаренко и К.И.Дехтярева. В 1964 г. по просьбе С.П.Королева в ГАИШ для работы в Отделе исследований Луны и планет был направлен выпускник МИИГАиК В.В.Шевченко. В 1965 г. также по просьбе С.П.Королева в ГАИШ были направлены выпускники МИИГАиК Ж.Ф.Родионова и В.И.Чикмачев. Эти сотрудники, а также сотрудники Лаборатории фотометрии и спектроскопии Ю.П.Псковский, М.М.Поспергелис и В.В.Новиков, в дальнейшем составили ядро творческого коллектива, который в течении ряда лет под руководством Ю.Н.Липского занимался различными аспектами изучения лунной поверхности.
В середине 1965 г. в результате пролета вблизи Луны автоматической межпланетной станции "Зонд-3" и нового фотографирования поверхности был завершен первый этап глобального обзора лунного шара. Полученные снимки позволили выявить ряд закономерностей в строении рельефа обоих полушарий Луны. Наиболее существенным был вывод об асимметричном расположении морских образований на лунной поверхности. На снимках были обнаружены также ранее неизвестные морфологические типы рельефа. На основе совместной обработки всех имеющихся материалов космических и наземных съемок лунной поверхности ГАИШ и Топогеодезической службой были подготовлены первая в мире "Полная карта Луны", а также первый полный глобус Луны.
После неожиданной смерти С.П.Королева (1966г.) Ю.Н.Липский и руководимая им кооперация лунных исследователей лишились поддержки со стороны ведущей космической организации страны, поскольку новое руководство КБ не проявило интереса к фундаментальным исследованиям Луны.
В этот сложный для ученых момент на помощь пришел Главный конструктор ракетных двигателей академик В.П.Глушко. Благодаря его активному содействию удалось успешно завершить работу над второй частью "Атласа обратной стороны Луны" и выпустить упомянутые выше "Полную карту Луны" и полный глобус Луны (1967г.). При содействии В.П.Глушко были изготовлены специальные сферические экраны с прецизионной точностью обработки поверхности для проекционного измерительного комплекса. Эти уникальные фотограмметрические установки использовались для картографической обработки космических снимков Луны и Марса.
За последующие 13 лет в ГАИШ в кооперации с другими специализированными организациями было подготовлено и выпущено в свет 7 изданий различных лунных карт, 5 изданий глобуса Луны, завершено 3-томное издание "Атласа обратной стороны Луны".
Названные работы прочно обеспечили приоритет отечественной науки в глобальном картографировании Луны. Своеобразным подтверждением этому служит письменное обращение руководителя программы "Аполлон" В.фон Брауна, направленное накануне первого пилотируемого полета на Луну, с просьбой предоставить подготовленные нами лунные карты.
ГАИШ стал ведущим астрономическим учреждением страны в области лунных исследований. Решением Астрономического совета Академии наук роль координирующего учреждения по теме "Луна" была поручена ГАИШ МГУ (1972г.).
В это же время Отдел физики Луны и планет сотрудничает с КБ, руководимым Г.Н.Бабакиным. Ю.Н.Липским и В.В.Шевченко был разработан, подготовлен и осуществлен на самоходном аппарате "Луноход-2" фотометрический эксперимент с использованием стандартизации изображения по методу внешнего эталона (1973г.). Результаты этой работы позволили изучать фотометрические характеристики тонкой фракции грунта в его естественном залегании.
Под руководством М.М.Поспергелиса, а затем В.В.Новикова при участии А.П.Попова, С.И.Иванова и др. в течении нескольких лет проводились исследования естественных земных аналогов лунных и марсианских ландшафтов, которые могли бы служить для полевых испытаний автоматических самоходных аппаратов (луноходов и марсоходов). С этой целью совместно с конструкторами планетоходов было проведено несколько экспедиций в районы вулканических полей на п-ве Камчатка.
После назначения В.П.Глушко директором и генеральным конструктором Научно-производственного объединения "Энергия" (1974г.) коллектив Отдела по его просьбе включается в многолетнюю работу над проектами обитаемых баз на Луне и Марсе. Направление, которое было поручено Отделу физики Луны и планет ГАИШ, было сформулировано как "Комплексное описание избранных районов базирования". Работы были начаты в 1976 г. и продолжались вплоть до начала 90-х годов.
В Отделе была разработана комплексная программа изучения Луны, которая включала исследования физической поверхности, рельефа и покровного вещества Луны по результатам наземных и космических съемок. При этом используются методы селенодезии, картометрии и морфометрии, планетной астрофизики. Основы этой программы были сформулированы во второй половине 60-х годов в виде принципов физического картирования Ю.Н.Липским и В.В.Шевченко и позднее опубликованы в ряде работ. Дальнейшее развитие эти идеи получили в виде основ физической селенографии. Наиболее существенные результаты этого направления были обобщены в монографии В.В.Шевченко "Современная селенография" (Наука, 1980 г.).
Использование данных по наземной фотометрии Луны с привлечением результатов фотометрической обработки космических изображений позволило В.В.Шевченко получить величины основных фотометрических постоянных Луны. При получении новых значений указанных постоянных была использована величина эффекта оппозиции (увеличение яркости вблизи нулевой фазы), измеренная в реальных условиях истинного полнолуния по космическим снимкам. Впервые была построена пространственная индикатриса рассеяния, представляющая собой численную модель средней фотометрической функции покровного вещества Луны. Позднее обобщение этих исследований было сделано в книге В.В.Шевченко "Луна и ее наблюдение" (Наука, 1983 г.).
В конце 70-х годов был завершен первый этап сравнительных морфометрических исследований поверхности Луны, Меркурия и Марса. Ю.Н.Липским, Ж.Ф.Родионовой, Т.П.Скобелевой, К.И.Дехтяревой и др. совместно с сотрудниками Геологического института Академии наук было проведено комплексное изучение распределения кратеров различных размеров на поверхности указанных тел. Составленные каталоги включали более чем 50 000 образований. Атлас плотности распределения кратеров на трех телах включал около 40 карт. Статистическая обработка этих данных позволила выявить основные планетарные закономерности в распределении кольцевых структур диаметром более 10 км.
После смерти Ю.Н.Липского (1978 г.) заведование Отделом перешло к В.В.Шевченко. Тематика исследований, проводимых в Отделе, постоянно расширялась, в связи с чем подразделение с 1978 г. стало именоваться как Отдел исследований Луны и планет.
В честь Ю.Н.Липского, который положил начало современному направлению исследований Луны в ГАИШ и долгие годы возглавлял эти работы, был назван кратер в самом центре обратного полушария Луны.
В 1978 г. В.В.Шевченко решением Исполнительного комитета Международного астрономического союза был назначен председателем Тематической группы по лунной номенклатуре и членом Рабочей группы по номенклатуре планетной системы МАС.
К 25-летию начала изучения Луны с помощью космических аппаратов коллектив Отдела подвел итоги текущим исследованиям. Был опубликован сборник статей "Проблемы комплексного исследования Луны" (Изд. МГУ, 1986 г.).
В 80-х годах в Отделе интенсивно развивались лабораторные и полевые исследования аналогов покровного вещества планет и спутников земного типа. В работах В.В.Новикова, А.П.Попова, М.В.Горячева, С.И.Иванова и др. были разработаны методы дистанционной оценки минералогического состава и физико-механических свойств пород с использованием телескопических спектрозональных и поляризационных наблюдений Луны и аналогичных аэрологических и лабораторных исследований земных пород. Полевые исследования проводились в районах вулканических отложений на полуострове Камчатка. Были начаты регулярные наблюдения на телескопе Цейсс-600 Высокогорной среднеазиатской экспедиции ГАИШ (г.Майданак). Только за первые два года наблюдений Луны по различным программам было получено более 200 снимков.
На унифицированном мультиплексе со сферическим экраном В.И.Чикмачев выполнил построение фототриангуляционной сети на область обратной стороны Луны, отображенную на крупномасштабных маршрутных снимках, доставленных на Землю автоматический межпланетной станцией "Зонд-8" (1986 г.).
В.А.Никонов провел дальнейшее совершенствование глобальной опорной селенодезической сети на основе обработки нескольких каталогов координат, составленных по наземным и космическим высокоточным измерениям (1986 г.).
А.Н.Санович совместно с Г.А.Лейкиным разработал модель формирования многокольцевых бассейнов на поверхности планет и спутников, которая показала, что их образование связано с ростом скорости распространения волн сжатия с глубиной, что естественно при наличии коры, покрытой слоем реголита (1986 г.).
С.Г.Пугачева провела статистический анализ теплового излучения поверхности Луны по результатам наземных телескопических съемок. Дальнейшее развитие этих работ привело к составлению каталога яркостных и тепловых характеристик 750 участков лунной поверхности и карт тепловых аномалий. Результаты были опубликованы в монографии "Яркостные характеристики инфракрасного и видимого излучения лунной поверхности" (Изд. МГУ, 1989 г.), подготовленной совместно с К.И.Дехтяревой и В.В.Шевченко.
Ж.Ф.Родионова совместно с Т.П.Скобелевой, К.И.Дехтяревой и др. завершила трудоемкую работу по составлению принципиально нового типа каталога кратеров Луны. В 1987 г. был издан "Морфологический каталог кратеров Луны" (Изд. МГУ), который в течении долгого времени не имел зарубежных аналогов. В каталоге для 15000 лунных кратеров с диаметром более 10 км приводились 9 морфологических признаков, описывающих параметры самого кратера и окружающей его поверхности. Каталог до настоящего времени остается не утратившим ценность исходным материалом для различного вида статистических оценок кратерной популяции Луны в указанном диапазоне размеров кольцевых образований. Позднее, в 1994 г., Ж.Ф.Родионовой были завершены работы по созданию аналогичного каталога кольцевых структур Марса. Морфологический каталог марсианских кратеров включает сведения о 19 300 образований.
Во второй половине 80-х годов были начаты разработки методов дистанционного прогнозирования внеземных природных ресурсов. Первоначально эта задача была поставлена в процессе выполнения контрактной работы с НПО "Энергия" по выбору места для долговременной обитаемой лунной базы (1982 - 1986 гг.). Современный обзор мирового уровня аналогичных исследований был сделан в издании ВИНИТИ "Лунная база - проект XXI века", подготовленном В.В.Шевченко и В.И.Чикмачевым (1989 г.). Детальное развитие это направление получило в работах В.В.Шевченко. Признанием высокого уровня указанных разработок стало приглашение В.В.Шевченко в качестве одного из двух пленарных докладчиков на симпозиум НАСА США "Лунные базы и космическая деятельность в XXI веке", проведенном в апреле 1988 г. в г. Хьюстон, Техас, США. По инициативе организаторов симпозиума доклад был назван "Советский взгляд на лунную базу". Вторым пленарным докладчиком была К.Салливан, официальный представитель НАСА, астронавт, в то время член Национальной комиссии по космосу. Изложение доклада В.В.Шевченко было опубликовано в нескольких американских изданиях.
В феврале 1991 г. в ГАИШ была проведена организованная Отделом исследований Луны и планет конференция "Научные проблемы создания лунной базы". В докладах участников конференции были впервые представлены результаты ранее закрытых научных и проектных разработок в области практического освоения Луны и создания лунных баз на основе отечественных ракетно-космических систем. Аспекты научного обеспечения долговременной обитаемой базы на Луне включали прогнозирование и поиск внеземных природных ресурсов дистанционными методами планетной астрофизики. Сотрудники Отдела В.В.Шевченко, Ж.Ф.Родионова, В.В.Новиков, В.И.Чикмачев, С.Г.Пугачева, А.Н.Санович, В.В.Бусарев, Т.П.Скобелева, К.И.Дехтярева представили на конференцию доклады по различным направлениям рассматриваемой тематики. Впоследствии по материалам конференции под ред. В.В.Шевченко был опубликован сборник статей "Астрономические аспекты освоения Луны и поиск внеземных ресурсов" (Изд. МГУ, 1993 г.).
Дальнейшее развитие исследования, связанные с проблемами освоения Луны и лунных баз, нашли в ряде контрактных работ в 1994 - 1998 гг. и в международных проектах, одним из которых стало участие в специальных выпусках "Журнала Британского Межпланетного Общества", посвященных теме "Человек и Луна" (1995 г.).
В работах 1992 - 1996 гг. В.В.Шевченко выдвинул гипотезу интенсивного кометного ливня во внутренней части Солнечной системы 10 млн. лет назад, следами которого являются диффузные структуры на Луне. Дальнейшее развитие эти идеи получили после обнаружения признаков полярных ледяных отложений на Луне. В.В.Шевченко совместно с А.А.Бережным в ряде публикаций показал возможность кометного происхождения лунных льдов (1997-1998 гг.).
В июле 1994г. В.И.Чикмачев и С.И.Иванов на телескопе АЗТ-22 Майданакской обсерватории провели наблюдения уникального явления - появление ударных образований в атмосфере Юпитера в результате падения фрагментов распавшегося ядра кометы Шумейкеров-Леви 9. В результате обработки полученных изображений была восстановлена пространственная структура ударных выбросов в местах падения наиболее крупных фрагментов.
В 1997 г. В.И.Чикмачевым и С.И.Ивановым были проведены наблюдения кометы Хейла-Боппа вблизи момента прохождения ею перигелия. Наблюдения проводились на телескопе АЗТ-2 ГАИШ.
В 1990 г. началось осуществление международного российско-французского проекта "Спектральные наблюдения Луны". После успешного проведения первых совместных наблюдений Луны на 2-метровом телескопе им. Лио Обсерватории Пик-дю-Миди (Франция) было заключено соглашение о научном сотрудничестве между Обсерваторией Миди-Пиренеи Университета им. П.Сабатье в г. Тулуза, Франция, и Государственным астрономическим институтом им. П.К.Штернберга Московского университета. С французской стороны руководителем проекта стал заведующий лабораторией д-р П.Пине. С российской стороны руководителем проекта является В.В.Шевченко. В 1995 г. соглашение было продлено по теме "Многоспектральное картографирование образований на лунной поверхности с высоким разрешением". К настоящему времени выполнен ряд чрезвычайно интересных исследований диффузных структур на Луне по материалам наземных и космических (КА "Клементина") спектральных съемок.