Методы дистанционного изучения лунного грунта, основанные на исследовании естественно возбуждаемого излучения поверхностных пород Луны с орбиты ее искусственного спутника, существуют с прошлого века. Речь идет о пассивных методах (гамма-спектральный, нейтронно-спектральный и рентгенофлуоресцентный), недостатком которых является низкая интенсивность естественных потоков характеристических излучений лунных пород. Контролировать их человек не может. Усовершенствовать данные методы тоже сложно: нельзя ни увеличить пространственное разрешение получаемых результатов, ни число определяемых элементов.
«Принципиально новые возможности может открыть только переход к применению активных методов дистанционного элементного анализа, основанных на спектрометрии искусственно возбуждаемых в поверхностном слое грунта характеристических излучений породообразующих элементов», — говорит автор исследования, профессор кафедры физической механики математико-механического факультета СПбГУ, доктор физико-математических наук Евгений Колесников.
Из-за резкого усиления активности в изучении естественного спутника Земли результаты исследований Колесникова и его научной группы снова становятся актуальными. По словам доцента кафедры электротехники и авиационного электрооборудования МГТУ ГА, кандидата физико-математических наук Александра Зеленского, важное место в исследованиях принадлежит изучению элементного состава поверхностных пород Луны.
В основу метода, разработанного учеными двух российских университетов, положена спектрометрия характеристического рентгеновского излучения лунных пород. В рамках него предлагается искусственно возбуждать данное излучение в поверхностном слое грунта Луны электронным пучком: аппаратура создает пучок и направляет его на интересующий участок, после чего проводится анализ регистрируемого рентгеновского излучения и определяется элементный состав пород.
Такой процесс должен осуществляться на одном космическом аппарате, на окололунной орбите, проходящей на высоте порядка 40 км над поверхностью Луны.
Основным преимуществом данного метода является сравнительно небольшая энергия электронов зондирующего пучка, говорит Колесников. «Кроме того, большие величины сечений возбуждения ХРИ (характеристического рентгеновского излучения) позволяют при сравнительно низких уровнях тока зондирующего пучка создать на орбите аппарата-носителя системы потоки характеристического рентгеновского излучения элементов лунных пород с интенсивностью, достаточной для их надежной регистрации на фоне возбуждаемого одновременно с ХРИ тормозного излучения электронов пучка, а также фоновых потоков рентгеновского излучения естественного происхождения», — добавил он.
Благодаря новому методу можно будет составлять наиболее подробные карты поверхностных пород Луны как по легким, так и тяжелым элементам, определять связи форм рельефа с элементным составом, а также состав пород отдельных участков поверхности.
Напомним, что дистанционным изучением лунного грунта российская наука начала заниматься более полувека назад. В СССР большую роль в разработке возможных принципов построения перспективных систем дистанционного исследования играл НИИ математики и механики Ленинградского государственного университета. Однако в 1980-е годы лунные программы были приостановлены и многие разработки остались лишь на бумаге.
В настоящее время изучением спутника Земли занимаются многие страны. Разработки прошлого века идейно не отличаются от современных, при этом технологии существенно усовершенствованы. «Можно сказать, что в нашем случае новое — это хорошо забытое старое. В данном исследовании за основу были взяты многолетние наработки лаборатории физической механики НИИ математики и механики СПбГУ, в том числе результаты депонированной в ВИНИТИ рукописной работы 1982 года, написанной мной совместно с А. П. Курышевым, старшим научным сотрудником НИИММ. В той работе мы впервые показали, что этот метод можно использовать на практике», — пояснил Колесников.