Южный полюс Луны - Lunar south pole

Южный полярный регион Луны (> 70 ° ю.ш.): мозаика из ~ 1500 изображений Клементина.
Вид на южный полюс Луны, показывающий, где данные по отражательной способности и температуре указывают на возможное присутствие поверхностного водяного льда.

В южный полюс Луны представляет особый интерес для ученых из-за появления ледяная вода в постоянно затененных областях вокруг него. В районе южного полюса Луны есть кратеры, уникальные тем, что почти постоянный солнечный свет не достигает их внутренней части. Такие кратеры бывают холодные ловушки содержащие окаменелости водорода, водяного льда и других летучих веществ, датируемые ранняя солнечная система.[1][2] Напротив, северный полюс Луны В этом районе гораздо меньше кратеров, защищенных аналогичным образом.[3]

География

Южный полярный регион Луны на снимке Прорицатель.

Южный полюс Луны расположен в центре полярного полярного круга (от 80 ° до 90 ° южной широты).[2][4] Южный полюс Луны сместился на 5 градусов от своего первоначального положения миллиарды лет назад.[нужна цитата ] Этот сдвиг изменил ось вращения Луны, позволяя солнечному свету достигать ранее затененных областей, но на южном полюсе все еще есть некоторые полностью затененные области. Вращение оси составляет 88,5 градуса от плоскости эллипса. Напротив, полюс также содержит участки с постоянным воздействием солнечного света. В районе Южного полюса много кратеров и бассейнов, таких как Южный полюс - бассейн Эйткена, который, по-видимому, является одним из самых фундаментальных свойств Луны,[5] и горы, такие как пик Эпсилон на высоте 9,050 км, что выше любой горы на Земле.[6] Температура на южном полюсе в среднем составляет около 260 К (-13 ° C; 8 ° F).[5]

Кратеры

Ось вращения Луна лежит в пределах Кратер Шеклтона. Примечательный кратеры ближайшие к южному полюсу Луны включают Де Жерлаш, Свердруп, Сапожник, Фаустини, Haworth, Нобиле, и Cabeus.

Открытия

Угол наклона склонов у южного полюса Луны

Освещение

Южный полюс Луны представляет собой область с краями кратеров, подверженных почти постоянному солнечному освещению, но внутренняя часть кратеров постоянно затенена от солнечного света. Освещенность местности исследовалась с помощью цифровых моделей высокого разрешения, созданных на основе данных Лунный разведывательный орбитальный аппарат.[7] Лунная поверхность также может отражать Солнечный ветер как энергетически нейтральные атомы. В среднем 16% этих атомов были протонами, что зависит от местоположения. Эти атомы создали интегральный поток рассеянный назад атомы водорода из-за отраженного количества плазма что существует на поверхности Луны. Они также показывают границу линий и магнитную динамику в областях этих нейтральных атомов на поверхности Луны.[8]

Холодные ловушки

Холодные ловушки являются одними из важных мест в регионе южного полюса Луны с точки зрения возможного водяного льда и других летучих отложений. Холодные ловушки могут содержать воду и лед, которые изначально были кометы, метеориты и Солнечный ветер -индуцированное восстановление железа. Эксперименты и показания образцов позволили ученым подтвердить, что холодные ловушки действительно содержат лед. Гидроксил также был обнаружен в этих холодных ловушках. Открытие этих двух соединений привело к финансированию миссий, сосредоточенных в первую очередь на лунных полюсах с использованием инфракрасного обнаружения в глобальном масштабе. Лед остается в этих ловушках из-за теплового поведения Луны, которое контролируется теплофизическими свойствами, такими как рассеянный солнечный свет, тепловое переизлучение, внутреннее тепло и свет, излучаемые Землей.[9]

Магнитная поверхность

Есть участки Луны, где кора намагничена. Это известно как магнитная аномалия из-за остатков металлического железа, нанесенного ударником, который сформировал Южный полюс - бассейн Эйткена (СПА бассейн). Однако концентрация железа, которая, как считается, находится в бассейне, не была представлена ​​на картах, поскольку они могли быть слишком глубокими в коре Луны, чтобы их можно было обнаружить. Или магнитная аномалия вызвана другим фактором, не связанным с металлическими свойствами. Результаты оказались недостаточными из-за несоответствий между использованными картами, а также из-за того, что они не смогли определить величину магнитных колебаний на поверхности Луны.[10][нуждается в обновлении ]

Исследование

Миссии

Карта южного полярного региона Луны (> 80 ° ю.ш.).

Орбитальные аппараты из нескольких стран имеют исследовал регион вокруг южного полюса Луны. Обширные исследования были проведены Лунные орбитальные аппараты, Клементина, Лунный изыскатель, Лунный разведывательный орбитальный аппарат, Кагуя, и Чандраяан-1, который обнаружил присутствие лунная вода. НАСА LCROSS миссия обнаружила значительное количество воды в Cabeus.[11] НАСА LCROSS Миссия намеренно врезалась в пол Кабеуса и по пробам обнаружила, что он содержал почти 5% воды.[12]

Лунный разведывательный орбитальный аппарат (LRO) был запущен 18 июня 2009 года и все еще составляет карту области южного полюса Луны. Эта миссия поможет ученым увидеть, есть ли у региона южного полюса Луны достаточно устойчивых ресурсов для поддержания постоянной станции с экипажем. LRO проводит эксперимент Diviner Lunar Radiometer Experiment, который исследует излучение и теплофизические свойства поверхности южного полюса. Он может обнаруживать отраженное солнечное излучение и внутреннее инфракрасное излучение. LRO Diviner может определить, где ледяная вода может оказаться в ловушке на поверхности.[9]

3 января 2019 г. Чанъэ 4, а Китайский космический корабль, был первым на мягкой земле[13] (45,5 ° ю.ш., 177,6 ° в.д.) в Кратер фон Карман,[14] что находится в огромном Южный полюс - бассейн Эйткена на южном обратная сторона луны.

Вторая лунная миссия Индии Чандраяан-2, который был запущен 22 июля 2019 года, пытался совершить мягкую посадку в южной полярной области Луны.[15] между 70,90267 ° ю.ш. 22,78110 ° в.д. и 67,87406 ° ю.ш. 18,46947 ° з.д.[16] Посадочный модуль не смог благополучно приземлиться, потеряв связь всего в 335 м от земли.[17]

Роль в будущих исследованиях и наблюдениях

Район южного полюса Луны считается привлекательным местом для будущих исследовательских миссий и подходит для лунного форпоста. Постоянно затененные места на Луне могут содержать лед и другие минералы, которые будут жизненно важными ресурсами для будущих исследователей. Горные вершины около полюса освещаются в течение длительного времени и могут использоваться для обеспечения солнечной энергии форпосту. С помощью форпоста на Луне ученые смогут анализировать воду и другие летучие образцы, относящиеся к формирование Солнечной системы.[2]

Ученые использовали LOLA (Lunar Orbiter Laser Altimeter), который использовался НАСА для получения точной топографической модели Луны.[18] С этими данными о местах около южного полюса на Коннекшн-Ридж, который соединяет кратер Шеклтон с кратером де Жерлаш,[7] Было обнаружено, что солнечный свет выделяется в течение 92,27–95,65% времени в зависимости от высоты от 2 м над землей до 10 м над землей. В тех же местах было обнаружено, что самые продолжительные непрерывные периоды темноты составляли всего 3-5 дней.[7]

Южный полюс Луны - это место, где ученые смогут проводить уникальные астрономические наблюдения радиоволн ниже 30 МГц. Китайский Лунцзян микроспутники были запущены в мае 2018 года на орбиту Луны, и Лунцзян-2 работал на этой частоте до 31 июля 2019 года.[19][20][21][22] Перед Лунцзян-2, ни одна космическая обсерватория не смогла наблюдать астрономические радиоволны на этой частоте из-за помех от оборудования на Земле. На южном полюсе Луны есть горы и бассейны, которые не обращены к Земле, и это было бы идеальным местом для приема таких астрономических радиосигналов с наземной радиообсерватории.[23]

Ресурсы

Основная статья: Лунные ресурсы
Химический состав лунной поверхности[24]
СложныйФормулаСочинение
МарияHighlands
кремнеземSiO245.4%45.5%
глиноземAl2О314.9%24.0%
ЛаймCaO11.8%15.9%
оксид железа (II)FeO14.1%5.9%
магнезияMgO9.2%7.5%
оксид титанаTiO23.9%0.6%
оксид натрияNa2О0.6%0.6%
 99.9%100.0%

Солнечная энергия, кислород и металлы - богатые ресурсы южного полярного региона.[25] Благодаря расположению объекта по переработке лунных ресурсов рядом с южным полюсом, вырабатываемая солнечной энергией электроэнергия обеспечит почти постоянную работу.[26] Элементы, о которых известно, что они присутствуют на поверхности Луны, включают, среди прочего, водород (ЧАС),[27] кислород (O), кремний (Si), утюг (Fe), магний (Mg), кальций (Ca), алюминий (Al), марганец (Mn) и титан (Ti). Среди наиболее распространенных - кислород, железо и кремний. Содержание кислорода оценивается в 45% (по весу).

Будущее

Blue Origin планирует миссию в южный полярный регион примерно в 2024 году.[28][29][30] В Голубая луна посадочный модуль происходит от технология вертикальной посадки используется в Blue Origin Новый Шепард суборбитальная ракета.[31] Это приведет к серии миссий по посадке оборудования для базы с экипажем в кратере южного полярного региона с использованием их Посадочный модуль Blue Moon.[29][30]

НАСА Программа Artemis предложил посадить несколько посадочных аппаратов и марсоходов (CLPS ) в рамках подготовки к 2024 году Артемида 3 Посадка с экипажем в южном полярном регионе.[32]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «НАСА нацеливается на Луну двойной кувалдой». Space.com. 27 февраля 2008 г.. Получено 4 марта 2010.
  2. ^ а б c Южный полюс Луны. НАСА. 2017. По состоянию на 16 июля 2019 г.
  3. ^ "Южный полюс Луны глазами Клементины". НАСА. 3 июня 1996 г.. Получено 4 марта 2010.
  4. ^ Лунный полярный круг. Xefer. 10 октября 2011 г.
  5. ^ а б Spudis, P.D .; Stockstill, K. R .; Ockels, W. J .; Круифф, М. (1995). «Физическая среда Южного полюса Луны по данным Клементины: последствия для будущего исследования Луны». Тезисы докладов конференции по изучению луны и планет. 26: 1339. Bibcode:1995LPI .... 26.1339S.
  6. ^ Южный полюс Луны. (2017). Fossweb.com. Проверено 29 марта 2017 года.
  7. ^ а б c Gläser, P .; Scholten, F .; De Rosa, D .; Marco Figuera, R .; Оберст, Дж .; Mazarico, E .; Neumann, G.A .; Робинсон, М. (2014). «Условия освещения на южном полюсе Луны с использованием цифровых моделей местности с высоким разрешением от LOLA». Икар. 243: 78–90. Bibcode:2014Icar..243 ... 78G. Дои:10.1016 / j.icarus.2014.08.013.
  8. ^ Ворбургер, А. (2015). «Визуализация бассейна Южный полюс и Эйткена в рассеянных назад нейтральных атомах водорода». Планетарная и космическая наука, 115, 57–63.
  9. ^ а б Вэй, Гуанфэй; Ли, Сюнъяо; Ван, Шицзе (2016). «Температурное поведение реголита в холодных ловушках на южном полюсе Луны: по данным микроволнового радиометра Chang'E-2». Планетарная и космическая наука. 122: 101. Bibcode:2016P & SS..122..101W. Дои:10.1016 / j.pss.2016.01.013.
  10. ^ Кэхилл, Джошуа Т.С.; Хагерти, Джастин Дж .; Лоуренс, Дэвид Дж .; Клима, Рэйчел Л .; Блюетт, Дэвид Т. (2014). «Исследование магнитной аномалии Южного полюса и бассейна Эйткена на предмет обнаружения остатков металлического железа от ударных элементов». Икар. 243: 27–30. Bibcode:2014Icar..243 ... 27C. Дои:10.1016 / j.icarus.2014.08.035.
  11. ^ Чанг, Кеннет (13 ноября 2009 г.). «Миссия LCROSS обнаруживает воду на Луне, - говорят ученые НАСА». Нью-Йорк Таймс. Получено 4 марта 2010.
  12. ^ [(2017). Получено 29 марта 2017 г. из https://lunar.gsfc.nasa.gov/lessonkit/Diviner-Planning%20a%20Mission%20to%20South%20Pole.pdf ]
  13. ^ Лайонс, Кейт. «Посадка Chang'e 4: китайский зонд совершил историческую посадку на обратной стороне Луны». Хранитель. Получено 3 января 2019.
  14. ^ Путешествие Китая на обратную сторону Луны: упущенная возможность? Пол Д. Спудис, Смитсоновский институт авиации и космоса. 14 июня 2017.
  15. ^ Паллава Багла (31 января 2018 г.). «Индия планирует непростую и беспрецедентную посадку у южного полюса Луны». sciencemag.org.
  16. ^ Amitabh, S .; Srinivasan, T. P .; Суреш, К. (2018). Возможные места посадки спускаемого аппарата Chandrayaan-2 в южном полушарии Луны (PDF). 49-я Конференция по изучению Луны и планет. 19–23 марта 2018 г. Вудлендс, Техас. Bibcode:2018LPI .... 49.1975A. Архивировано из оригинал (PDF) 22 августа 2018 г.
  17. ^ Посадочный модуль Vikram, расположенный на поверхности Луны, не был мягкой посадкой: Isro. Времена Индии. 8 сентября 2019.
  18. ^ [НАСА - ЛОЛА. (2017). Nasa.gov. Получено 29 марта 2017 г. из https://lola.gsfc.nasa.gov/ ]
  19. ^ "Лунный орбитальный аппарат Longjiang-2 врезается в Луну". www.planetary.org. Получено 5 сентября 2019.
  20. ^ Джонатан Макдауэлл [@ planet4589] (31 июля 2019 г.). «Китайский лунный орбитальный космический корабль Longjiang-2 (DSLWP-B) завершил свою миссию 31 июля примерно в 14.20 UTC в рамках запланированного i [m] пакта на поверхности Луны» (Твитнуть). Получено 1 августа 2019 - через Twitter.
  21. ^ Миссия Chang'e-4 на дальней стороне Луны с микроспутниками для новаторской астрономии В архиве 9 марта 2018 в Wayback Machine. Эндрю Джонс, GB Times. Март 2018.
  22. ^ Научные цели и полезная нагрузка миссии Chang'E − 4. (PDF) Инчжуо Цзя, Юнляо Цзоу, Цзиньсун Пин, Чанбинь Сюэ, Цзюнь Ян, Юаньмин Нин. Планетарная и космическая наука. 21 февраля 2018. Дои:10.1016 / j.pss.2018.02.011
  23. ^ Такахаши, Юки Д. (2003). «Концепция простой радиообсерватории на южном полюсе Луны». Достижения в космических исследованиях. 31 (11): 2473–2478. Bibcode:2003AdSpR..31.2473T. Дои:10.1016 / S0273-1177 (03) 00540-4.
  24. ^ Тейлор, Стюарт Р. (1975). Лунная наука: взгляд после Аполлона. Оксфорд: Pergamon Press. п.64. ISBN  978-0080182742.
  25. ^ Почему именно Южный полюс Луны? Адам Хьюго. Космический ресурс. 25 апреля 2019.
  26. ^ Лунные ресурсы: открытие космических рубежей. Пол Д. Спудис. Ad Astra, Volume 23 Number 2, Summer 2011. Издано Национальным космическим обществом. Проверено 16 июля 2019.
  27. ^ С. Морис. «Распространение водорода на поверхности Луны» (PDF).
  28. ^ "Лунная гонка" при поддержке Blue Origin, Airbus нацелен на лунный полет в 2024 году. Элизабет Хауэлл, Space.com. 3 октября 2018 г.
  29. ^ а б Моника Хантер-Харт (7 апреля 2017 г.). "Blue Origin все еще летит на Луну, даже если Марс бедный". inVerse.
  30. ^ а б Кристиан Давенпорт (2 марта 2017 г.). «Эксклюзивный взгляд на план Джеффа Безоса по созданию доставки, подобной Amazon, для« будущего человеческого поселения »на Луне». Вашингтон Пост.
  31. ^ Рич Смит (6 марта 2017 г.). «Босс Blue Origin Джефф Безос излагает свой план для космоса». Пестрый дурак.
  32. ^ Чанг, Кеннет (25 мая 2019 г.). «Для миссии Artemis на Луну НАСА стремится добавить миллиарды в бюджет». Нью-Йорк Таймс. В архиве с оригинала 25 мая 2019 г.. Получено 25 мая 2019. По плану НАСА, миссия по высадке на Луну должна была состояться во время третьего запуска системы космического запуска. По словам Бриденстайна, космонавты, в том числе первая женщина, побывавшая на Луне, сначала остановятся на орбитальной лунной заставе. Затем они поднимут спускаемый аппарат на поверхность около его южного полюса, где в кратерах есть замороженная вода.

внешняя ссылка