Дек 09

§ 2 Космонавт ходит по Луне

Время начинает опережать человеческое воображение. То, о чем еще вчера думали как о вымысле фантастов, сегодня неотвратимо вторгается в жизнь. Вспомним, как быстро менялось наше представление о Луне. Сейчас, даже трудно поверить, что еще какие-нибудь 10 лет назад большинство людей считало Луну недостижимо далекой.

И вот первый в мире космический рейс к Луне – полет автоматической станции «Луна-1». Первое попадание в Луну, ее первый искусственный спутник, мягкое прилунение, облет Луны с возвращением на Землю, телепередача с лунной поверхности, первые шаги человека по Луне, образцы лунного грунта, доставленные на Землю автоматической станцией «Луна-16», двигающиеся по Луне самоходные аппараты «Луноход-1» и «Луноход-2».

Луна представляет интерес для многих исследователей: астрономов, физиков, геологов, химиков и др. Так как на Луне нет облачности и воздушных потоков, с нее можно непосредственно наблюдать за небесными телами при помощи мощных телескопов. Физики станут изучать здесь не только световые лучи и радиоволны, поступающие из мирового пространства, но и другие виды электромагнитных излучений. Это поможет глубже проникнуть в тайны строения вещества.

Двигаясь вокруг Земли под влиянием земного притяжения, Луна описывает эллипс, в фокусе которого находится Земля. Когда Луна проходит через перигей, минимальное расстояние до Земли составляет 363 300 км. В точке апогея расстояние увеличивается до 405 500 км. Удельный вес Луны значительно меньше удельного веса Земли. Он приближается к удельному весу горных пород и в среднем составляет 3,33 гс/см3. Ускорение силы тяжести на Луне равно 1,62 м/с2, т. е. в 6 раз меньше, чем на Земле.

Как показали исследования, на лунной поверхности преобладает материковая структура. Морские районы занимают около 1/4 всей поверхности. Наиболее распространенные образования на Луне – кратеры и кратерные цепочки. Горные цепи Луны редко возвышаются на окружающей поверхности более чем на 6 км. Моря на Луне представляют собой сравнительно гладкую поверхность, по-видимому, залитую лавой, местами покрытую кратерами, хребтами, трещинами и складками.

Впервые микрорельеф лунной поверхности был передан автоматической межпланетной станцией (АМС) «Луна-9». Эти и последующие данные позволили сделать вывод об отсутствии толстого пылевого покрова на всей поверхности Луны, о наличии множества неровностей, частично напоминающих пористую структуру, а также рассчитать механические параметры грунта.

Лунная поверхность в среднем отражает только 7% падающего на нее света. Это значит, что она покрыта материалом очень темной окраски, поскольку подобными значениями альбедо* характеризуются такие вещества, как сухой чернозем и темные горные породы.

* Альбедо – отношение лучистого потока, рассеянного во всех направлениях элементом поверхности, к потоку, падающему на этот элемент.

Продолжительность светлого времени на Луне составляет 14,76 наших суток. В тех местах, где Солнце стоит в зените, поверхность Луны нагревается до +150° С. На протяжении двухнедельной лунной ночи температура там падает до –150° С, а может быть, и ниже. Само собой разумеется, что на Луне не бывает ветра, облаков, тумана, дождя, снега – всего того, что составляет погоду на Земле. Там нет следов какой-либо влаги. Световая обстановка на Луне характеризуется следующими параметрами:

– максимальная освещенность поверхности Луны Солнцем – 140 000 лк;

– освещенность поверхности Луны отраженным светом от «полной Земли» – 30 лк;

– освещенность поверхности Луны прямым Светом звезд – 0,0005 лк.

По современным оценкам плотность гипотетической лунной атмосферы составляет 10-12, во всяком случае, не более 10-10 плотности земной атмосферы у ее основания. Таким образом, Луна практически лишена защитной газовой оболочки.

Как показали исследования, проведенные АМС «Луна-2» и ИСЛ «Луна-10», Луна практически не имеет собственного магнитного поля. Доза радиации на поверхности Луны определяется наличием первичного (галактического) космического излучения, естественной радиоактивностью лунных пород и наведенной активностью этих пород под действием первичного космического излучения, излучением, возникающим при солнечных вспышках.

Для поверхности Луны доза от действия первичного космического излучения оценивается в 50–130 мбэр/сут (Сборник «Вопросы дозиметрии и защиты от излучений». М., Атомиздат, вып. 6, 1967). Оценки, основанные на предположении, что концентрация радиоактивных веществ в лунных породах такая же, как на Земле, показали, что доза радиации от естественного излучения мала и составляет 5–14∙10-4 бэр/сут. Наведенная радиоактивность лунных пород также весьма мала и может не учитываться. Излучение, возникающее при солнечных вспышках, Луной не ослабляется.

В результате полета автоматической станции «Луна-16» в лаборатории ученых доставлены образцы лунного грунта из Моря Изобилия. Бур автоматической станции углубился на 35 см и заполнился сыпучим разнозернистым веществом темно-серого цвета.

В целом лунный грунт представляет порошкообразный материал с преобладанием тонкозернистых фракций. Средний размер зерен около 0,08–0,10 мм. На глубине 35 см пористость грунта достигает 50–60%.

Лунное вещество содержит много зерен с остеклованной поверхностью. Характер оплавления частиц указывает на то, что в прошлом они подвергались мгновенному сильному нагреванию.

Ученые, занимающиеся поисками живых или мертвых организмов в образцах лунной породы, также провели ряд исследований. Однако каких-либо следов жизни в них пока обнаружить не удалось, хотя эти исследования, как они заявляют, носят самый предварительный характер.

Выход человека на поверхность Луны возможен только в скафандре. Такой скафандр должен только удовлетворять общим требованиям, предъявляемым к космическим аварийно-спасательным скафандрам, и обеспечивать передвижение космонавта по лунной поверхности при пониженной силе тяжести и защищать его от теплового излучения Солнца и нагретой до 150° С лунной поверхности. В литературе пока опубликовано мало данных, характеризующих особенности передвижения человека в условиях пониженной силы тяжести (1/6 или 0,165 g, см. рис. 53 и 54).

В условиях Земли для имитации пониженной гравитации используются «летающие лаборатории», погружение человека в воду, различные стенды. Однако ни один из этих способов не отвечает полностью поставленным требованиям, каждый имеет свои недостатки и преимущества.

Во время полета на самолете пониженная весомость может быть создана на время не более 20–30 с. При погружении человека в воду вязкость жидкости оказывает стабилизирующее действие и затрудняет движение. Исследования активности человека при передвижении на стенде также не дают полного подобия передвижения его по лунной поверхности. Система тросов, которыми человек подвешивается, оказывает заметное влияние на кинематику его движения.

Рис. 52 Стенд для исследования особенностей передвижения человека при пониженной силе тяжести.

На рис. 52 показан один из возможных вариантов стенда для исследования особенностей передвижения при пониженной силе тяжести.

Наклон тросов, на которых подвешен человек, определяют с таким расчетом, чтобы составляющая, действующая в направлении опоры, была равна лунному весу (0,165 земного веса). При этом условии

φ = 9°30ʹ

Соответственно наклон человека к горизонту и наклон опорной стенки к вертикали составляют 9°30′.

Характерно, что при уменьшении силы тяжести меняется привычная для земных условий поза человека при стоянии и передвижении (Журнал «Биофизика», 1969, № 6). На рис. 53 приведены позы, характерные для Луны и Земли, Передвигаясь по Луне, человек будет подвергаться воздействию различных тепловых потоков. Поскольку на Луне нет атмосферы, в основном это будут потоки лучистой тепловой энергии от Солнца и нагретой лунной поверхности.

Температура лунной поверхности меняется за время лунных суток от +126° С, когда Солнце находится в зените, до –153° С, когда оно скрыто за горизонтом.

Для защиты от перегрева поверхность скафандра должна максимально отражать излучаемое Солнцем тепло. Расчеты показывают, что в течение лунного дня средняя температура поверхности скафандра будет около 70° С. При этом поступление тепла к человеку составит около 100 ккал/ч. На теневой стороне Луны температура поверхности скафандра снизится до –15° С, теплопотери составят примерно 150 ккал/ч.

Рис. 53 и 54. Характерная поза человека для лунных (0,165 g) и земных (1 g) условий (α = 16±1°; β = 12± 1°; γ=5±1°)

Рис. 55. Схема теплообмена у человека на Луне:

1 – тепловой поток от Солнца; 2 – приток тепла при непосредственном контакте с лунной поверхностью; 3 – тепловое излучение Луны; 4 – тепло, излучаемое скафандром.

На рис. 55 показана схема теплообмена между поверхностью скафандра и окружающей средой на Луне.

В течение лунного дня скафандр должен защищать космонавта от перегрева, а в течение лунной ночи – от чрезмерного охлаждения. Для решения этой задачи его термическое сопротивление должно быть не менее 2 (м2∙ч∙°С)/ккал, или соответственно около 10 КЛО, т. е. примерно в 2–3 раза больше, чем у самой теплой полярной шубы.

Похожие статьи:

  1. Космический корабль «АПОЛЛОН» Программа «Аполлон» «АПОЛЛОН» ПРОГРАММА «АПОЛЛОН» США Тип. Пилотируемый трехместный космический корабль. Назначение....
  2. Характеристики движения космонавтов в скафандрах в условиях невесомости и лунной гравитации – результаты Результаты Данные о влиянии одежды и гравитации, преодолении ирисовой диафрагмы...
  3. § 4 Средства передвижения по Луне Специфические условия, существующие на Луне (вакуум, малая сила тяжести, большой...

автор admin \\ теги: , ,



Написать ответ

Вы должны войти чтобы комментировать.