Журнал «Вокруг Света» №11 за 2010 год - Вокруг Света

От Земли твердой к Земле бурлящей

1889 — английский пастор и физик Освальд Фишер изложил в своем труде «Физика земной коры» модель эволюции Земли, во многом схожую с той, которую предлагают плитотектонисты.

1915 — немецкий геофизик Альфред Вегенер опубликовал свою знаменитую гипотезу, согласно которой континенты не стоят на месте, а дрейфуют.

1968 — американский геофизик Джейсон Морган и французский геофизик Ксавье Ле Пишон выделили наиболее крупные литосферные плиты и объяснили механизмы их движения по поверхности земного шара. Плитотектоническая гипотеза стала приобретать вид полноценной теории.

1974 — американский геофизик Адам Дзевонски представил первую трехмерную модель Земли, созданную на основе данных томографии.

1994 — опубликована работа японских геофизиков: 14 карт, демонстрирующих неоднородность внутреннего строения Земли. Господство классической схемы вложенных друг в друга шаровых оболочек закончилось.

Прогноз на два миллиарда

Схематически процесс выглядит так: сначала материки сходятся в суперконтинент, как бы усаживаясь на воронку нисходящего к ядру потока холодного вещества. Когда она оказывается заткнутой твердой пробкой из континентов, на месте нисходящего холодного потока возникает восходящий горячий (весь процесс занимает около 200 миллионов лет). Он в свою очередь разбивает единый суперконтинент и разносит образовавшиеся части в разные стороны, после чего снова теперь уже восходящий поток меняется на нисходящий и континенты начинают собираться. Таким образом, каждые 800 миллионов лет все континенты собираются вместе, чтобы потом рассыпаться по земному шару.  В этой первой модели не учитывались ни реальные размеры континентов, ни данные о распределении вещества в мантии. Потребовалось еще три года напряженной работы (в этот период Трубицын был выбран в члены-корреспонденты РАН), чтобы построить полную модель тектоники литосферных плит для реального земного шара. Она прекрасно (уже не качественно, а количественно) совпадает с японскими данными и с наблюдаемой динамикой плит, в частности, объясняет, почему столбов в реальности не один, а несколько.

Последний научный результат, полученный группой, — прогноз геологического будущего Земли. Через миллиард лет все Северное полушарие покроется водой, а на Северном полюсе начнут извергаться вулканы. Тихий океан исчезнет, а из Америки можно будет попасть в Австралию, не замочив ног. Все континенты соберутся на Южном полюсе. Климат сделается очень сухим, что приведет к вымиранию многих видов растений и животных.

А еще через миллиард лет Земля совсем остынет и станет похожа на современный Марс. Конвекция внутри мантии прекратится, континенты застынут, как вмерзшие в лед корабли. Вся вода уйдет глубоко под поверхность Земли, а на месте океанов и морей возникнет суша. На Земле вырастет несколько гигантских вулканов высотой в десятки километров, которые будут заливать лавой безжизненную поверхность планеты.

Что еще почитать?

1. Superplume Project: Towards a new view of whole Earth dynamics  www.terrapub.co.jp/journals/EPS/ pdf/5101/5101i.pdf

2. Мантийная конвекция и глобальная тектоника Земли www.scgis.ru/russian/cp1251/ dgggms/1-98/mantia01.htm

3. Милановский Е.Е. Альфред Вегенер. М.: Наука, 2000

4. Зоненшайн Л.П. Очерки. Воспоминания . М.: Наука, 1995  Иллюстрации Эльдара Закирова

Никита Максимов

Луноход. Эпизод первый

Устройство первого самоходного космического аппарата «Луноход-1»

Приборный гермоотсек. По ночам научное оборудование в гермоотсеке обогревалось радиоизотопным источником тепла.

Навигационная телекамера. За время работы «Лунохода» камера малокадрового телевидения передала водителям более 25 тысяч снимков.

Основная телекамера. Ею отснято более 200 панорам по пути следования.

Остронаправленная антенна. Для экономии мощности передатчика данные отправлялись на  Землю с ее помощью.

Уголковый отражатель много лет служил для лазерной локации Луны с Земли.

Шасси 8×8. Каждое колесо вращалось расположенным в ступице электромотором; сетчатый обод с грунтозацепами крепился к ступице велосипедными спицами.

Анализатор химсостава. Спектрометр «Рифма», разработанный в Ленинградском Физтехе, изучал грунт в 25 точках.

О самоходном лунном аппарате в королевском ОКБ-1 заговорили еще в 1959 году, сразу после первых запусков к Луне. Машина должна была обладать высокой проходимостью, поэтому вполне естественно, что в 1961 году, когда Сергей Королев стал прицельно искать разработчика, он обратился к танкистам. Заказ, однако, был столь необычным, что от него после тщательного анализа отказалось сначала танковое КБ Кировского завода (главный конструктор Жозеф Котин), а потом московский Научный автотракторный институт (НАТИ). Лишь в конце 1963 года директор ленинградского ВНИИ-100 (ныне ВНИИТрансмаш) Василий Старовойтов взял на себя смелость принять это предложение. Была создана группа «для изучения и определения возможных направлений работ по созданию самоходных средств передвижения по поверхности Луны». Тему поручили начальнику отдела новых принципов движения Александру Кемурджиану, ставшему потом главным конструктором шасси «Лунохода». На первом этапе рассматривались самые разные способы передвижения: шагающий, прыгающий, винтовой, кувыркающийся, перекатывающийся и даже ползущий, как змея. Но в итоге остановились на традиционных гусеничном и колесном вариантах. В конце мая 1964 года познакомиться с разработками приехали Сергей Королев и Михаил Тихонравов .

— Кемурджиан сделал доклад, в котором описал преимущества и недостатки разных вариантов, — рассказывает один из конструкторов шасси «Лунохода», Михаил Маленков, ныне первый вице-президент Петербургского отделения Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского. — Завязалась острая дискуссия, участники которой спросили мнение Королева, но тот не стал «давить авторитетом» и ушел от вопроса: «Вы тут специалисты — как скажете, так и будет». Выбор был очень трудным, а споры — крайне эмоциональными. Доходило до того, что соперники просто переставали здороваться друг с другом.

Поначалу преимущество было у сторонников гусеничного шасси — как-никак разработкой занимался танковый институт. Проходимость  у гусеницы , конечно, выше, чем у колеса, но для машин малой мощности у нее есть серьезные недостатки: большой вес и низкая надежность. Ажурной космической машине не под силу, как танку, перемалывать попадающие под катки камни. Если хоть один каток заклинит, машина остановится. И обрыв гусеницы, легко поправимый на Земле, на Луне станет концом путешествия. А вот со сломавшимся колесом движение можно продолжать. (Это на практике продемонстрировал американский марсоход «Спирит», который большую часть времени проработал с заклинившим правым передним колесом.) В итоге победили все-таки сторонники колесного шасси, хотя гусеничный вариант обсуждался до последнего момента. Так что конструкция «Лунохода» принципиально допускала переход на гусеницу. Именно поэтому ориентация колес у него фиксированная, а поворот он выполняет по-танковому — реверсом вращения.

Официально работа над созданием «Лунохода» стартовала 10 февраля 1965 года. И, конечно, в первую очередь перед конструкторами встал вопрос о свойствах грунта, по которому предстоит передвигаться машине...

А все-таки она твердая

В том же 1959 году, когда возникла идея лунного ровера, молодой выпускник Ленинградского горного института Генрих Штейнберг впервые посмотрел на Луну и был поражен открывшимся зрелищем. На следующий год, приступив к аэрофотосъемке камчатских вулканов, он обнаружил сходство между лунными и вулканическими ландшафтами.

Поверхность Луны тогда считалась полностью сформированной внешними воздействиями. Американский физик Ральф Болдуин по геометрии лунных кратеров (соотношениям диаметра, глубины и высоты кольцевого вала) доказал, что они образовались взрывным механизмом, вероятно, при метеоритных ударах. Общепринятой была также теория астронома Томаса Гулда о том, что Луна из-за микрометеоритной бомбардировки покрыта многометровым слоем пыли. Это ставило под вопрос не только идею «Лунохода», но и саму возможность посадки на Луну.

Другое дело, если в формировании лунной поверхности значительную роль играла вулканическая активность, тогда слой пыли не будет толстым. И Генрих Штейнберг пишет в 1964 году статью, в которой отмечает, что сам факт взрывной природы лунных кратеров еще не доказывает их ударно-метеоритного происхождения: взрывы могут быть и вулканическими. А поверхность Луны тогда будет твердой, близкой по свойствам к вулканическому шлаку. Статья предназначалась для публикации в «Докладах Академии наук», а в это издание по правилам статью должен представлять академик. Но кто из них занимается столь экзотической темой, как строение поверхности и геологическая история Луны? Ценный совет дал тогда научный обозреватель «Комсомольской правды» Ярослав Голованов, который раньше работал в КБ Королева. Имя Королева было еще строго засекречено, и, выступая в печати с научно-популярными статьями об освоении космоса, он пользовался псевдонимом «проф. К. Сергеев». Однако в справочнике Академии наук он был упомянут без указания рода деятельности.