Сергей Викторов - Химия лунного грунта

Рис. 6. Выносной блок аппарата «Сервейер» (при исследованиях блок опускался на грунт): 1 — детектор альфа-частиц; 2 — радиоактивный источник (альфа-излучатель); 3 — детектор протонов; 4 — исследуемый грунт

Сам блок представлял собой прямоугольный параллелепипед, в нижней части которого имелась круглая пластина, установленная с целью свести к минимуму погружение блока в лунный грунт. В нижней же части блока было круглое отверстие, через которое исследуемый грунт равномерно облучался альфа-частицами. Вблизи альфа-источников располагались два полупроводниковых детектора, регистрировавших альфа-частицы, рассеянные в почти обратном (облучению) направлении (в интервале углов 174 ± 1°). Расстояния от грунта до источников и от детекторов до грунта около 7 см.

Кроме того, в блоке были установлены четыре детектора протонов. Они регистрировали протоны, возникающие при ядерных реакциях, в которых участвовали альфа-частицы и ядра элементов лунного грунта. Полученные спектры протонов давали информацию о содержании наиболее легких элементов и существенно дополняли результаты исследований, проводимых по методу «обратно рассеянных альфа-частиц».

Характерной особенностью использованного метода и созданного на его основе прибора является очень большая длительность анализа лунного грунта. При заданной конструкцией геометрии прибора и использовании источников, в которых происходит 10 11распадов радиоактивных ядер в минуту, за это время можно было зафиксировать примерно 60 альфа-частиц и всего 5 протонов. Поэтому для достаточно полного анализа требовались целые сутки непрерывной работы прибора.

Блок детекторов был соединен кабелем с электронным блоком, который находился внутри станции «Сервейер». На поверхность грунта блок детекторов опускался с помощью зубчатого механизма на нейлоновой нити. Общая масса аппаратуры 11 кг.

Впервые описанный прибор был установлен на аппарате «Сервейер-5», совершившем мягкую посадку в южной части Моря Спокойствия 11 сентября 1967 г. Через 2 ч после посадки прибор был включен, и началась калибровка с помощью эталонного образца. Полученный спектр совпадал с тем, который был получен на Земле еще до запуска.

После окончания калибровки блок детекторов был опущен на нейлоновой нити до высоты около 0,5 м от грунта, и в течение 3 ч проводились измерения фона космических лучей. Затем прибор полностью был опущен на грунт, и телевизионные изображения подтвердили, что прибор занял правильное положение. С этого момента собственно и начался эксперимент. Его продолжительность составляла около 17 ч.

13 сентября 1967 г. «Сервейер-5» совершил «подскок» после специального включения реактивных двигателей. При этом он немного сполз вниз по склону кратера и занял несколько другое положение на грунте. Анализ нового участка продолжался еще 66 ч.

Первая обработка полученных спектров с помощью ЭВМ позволила определить процентное содержание в лунном грунте кислорода (58 ± 3 %), алюминия (6,5 ± 2 %) и группы из 16 элементов «от фосфора до цинка» (13 ± 3 %). Сделаны были также оценки наличия углерода (менее 3 %), натрия (менее 2 %), группы «железо, кобальт, никель» (более 3 %) и группы «тяжелее цинка» (менее 0,5 %).

Таким образом, в результате анализа поверхностного слоя лунного грунта (глубиной около 20 мкм) впервые удалось установить общность характера распространенности породообразующих элементов — кислорода, кремния и алюминия — на Земле и на исследованном участке лунной поверхности площадью в несколько квадратных сантиметров. Однако насколько типичен такой состав грунта для всей поверхности Луны было неясно, поскольку исследования проводились практически в «точке». Необходимо было продолжить исследования в других районах Луны.

«Сервейер-6» (ноябрь 1967 г.), совершивший мягкую посадку в Центральном Заливе, и «Сервейер-7» (январь 1968 г.), прилунившийся на склоне крупного кратера Тихо, были оснащены той же аппаратурой, использующей метод «обратно рассеянных альфа-частиц». Прибор, установленный на «Сервейере-6», провел анализ только одного участка поверхности: после «подскока» лунной станции выяснилось, что блок датчиков прибора для исследования химического состава грунта находился в перевернутом положения и не мог вести анализ поверхности. А работа прибора на «Сервейере-7» заставила изрядно поволноваться его создателей. Дело в том, что произошло «заедание» в механизме опускания блока датчиков на грунт. После подачи команды на опускание блок так и остался висеть в полуметре над лунной поверхностью. Сначала пытались немного встряхнуть блок (для этого стали включать электромоторы антенны и солнечной батареи), надеясь, что их вращение создаст какие-то вибрации корпуса станции «Сервейер-7». Но этого не произошло.