Как лоцируют поверхность Луны под видом локации отражателей 1-я часть

(Посвящается лазерной локации Луны.)

Вообще-то про бедственное состояние современной науки я уже писал. А тут меня угораздило заняться вплотную темой лазерной локации Луны.

Принцип лазерной локации (ЛЛ) основан на том, что свет распространяется в вакууме прямолинейно и с постоянной скоростью. Испускается короткий лазерный импульс и засекатся время, лазерный луч отражается от лоцируемого объекта и возвращается назад, где его ловят при помощи телескопа и чувствительных фотодетекторов и определяют время между испусканием импульса и его возвращением. Зная скорость света, можно вычислить расстояние до объекта. Если импульс короткий и время между испусканием и приёмом отражённого сигнала измерено точно, то и расстояние до объекта можно вычислить с соответствующей точностью. Отдельно учитывается влияние атмосферы, которая искривляет луч (рефракция) и привносит задержку, но это уже тонкие детали.

Идеи о локации Луны высказывались давно, ещё в 20-х гг. XX века, когда ещё и лазеров-то не было. Едва только лазер был изобретён, тут же возникла идея применить уникальные свойства лазерного излучения для лазерной локации Луны (ЛЛЛ). Первые опыты по ЛЛЛ были проведены в 1962-63 гг. в США и СССР. Тогда ни о каких измерениях речи не шло, проверялась сама возможность осуществления такой локации. Опыты оказались вполне удачными, отражённый сигнал был уверенно зарегистрирован, хотя длительность импульса 1 мс не позволяла измерять расстояние точнее 150 км. В 1965-66 были проведены опыты с более короткими импульсами – была достигнута точность около 180 м. При этом точность была ограничена уже не столько длительностью импульса, сколько рельефом местности.

Потом была высказана идея – для повышения точности локации доставить на Луну уголковые отражатели (УО). Уголковые отражатели примечательны тем, что возвращают сигнал всегда строго в обратном направлении, а кроме того, сигнал не имеет размазывания по времени, обусловленного рельефом местности.

Утверждается, что на Луну были доставлены 5 уголковых отражателей – два на советских луноходах и три американскими астронавтами – «Аполлон-11», «Аполлон-14» и «Аполлон-15».

На этом занудности-банальности кончаются, а дальше начинаются волшебные сказки с невероятными чудесами и детективными тайнами!

Начнём с того, что УО, установленный на «Луноходе-1», неожиданно «потерялся»! Причём, на этот счёт есть два мнения. Ведущий научный сотрудник, зав. аспирантурой Пулковской обсерватории, к.ф.-м.н. Е.Ю.Алёшкина.

в своей статье утверждает, что его УО вышел из строя:

Второе мнение, приведённое в Википедии, заключается в том, что «его точное положение утерялось».

Тем не менее, в 2010 году «Луноход-1» нашёлся. Сначала его нашли на снимках LRO, а потом в начале 2010 г. об успешной локации УО, установленного на «Луноходе-1» сообщил Том Мерфи.

(UPD от 3 мая 2013: Добавив в расчёты учёт угла падения лоцирующего луча на УО мне удалось расчёт для отражения от УО первого лунохода сравнять с экспериментальными значениями, кроме того, там рядом нет подходящих склонов, отражение от которых можно было бы принять за отражение от УО. В общем, в данном случае, похоже, на самом деле нашли «Луноход-1».)

Вторая таинственная загадка связана с «Луноходом-2». Якобы все эти годы его успешно лоцировали вместе с УО «А-11», «А-14» и «А-15».

И даже якобы "обнаружили" явление постепенной деградации УО "Лунохода-2"...

А ТОЛЬКО БЫТЬ ЭТОГО НЕ МОГЛО!!!

Слово непосредственным участникам событий. Вот что говорит Олег Генрихович Ивановский, который в 1958-59 годах был ведущим конструктором по станциям серии Ев ОКБ-1, с 1965 - заместителем главного конструктора, а с 1971 по 1983 год - главным конструктором по лунной тематике НПО имени Лавочкина, потом был директором музея НПО имени С.А.Лавочкина, а сейчас он на пенсии:

Это произошло при движении в очень сложных условиях внутри одного из кратеров. На стенке этого кратера притаился еще один, вторичный, маленький. Это самое подлое на Луне. Чтобы выбраться из этого паршивого кратера оператор-водитель принял вместе с экипажем решение луноход сдать назад. А солнечная панель была откинута. И получилось так, что крышкой солнечной панели он въехал в стенку этого невидимого, ведь камеры смотрели только вперед, кратера. Он черпнул лунного грунта на солнечную панель. А после того, как выбрались, решили эту панель закрыть. Но лунная пыль такая противная, что ее так просто не стрясешь. За счет запыления солнечной батареи упал зарядный ток. а из-за того, что пыль стряслась на радиатор, нарушился тепловой режим. В итоге в этом злополучном кратере «Луноход-2» и остался. Все попытки спасти аппарат закончились ничем.

А вот даёт показания Вячеслав Георгиевич Довгань, водитель лунохода, тогда капитан, затем майор, сейчас – академик, профессор, генерал-майор в отставке:

Со вторым история получилась глупая. Четыре месяца он уже находился на спутнике Земли. 9 мая я сел за штурвал. Мы угодили в кратер, навигационная система вышла из строя.

Как выбираться? Не раз мы уже попадали в подобные ситуации. Тогда просто закрывали солнечные батареи и выбирались. А тут - в группе управления новые люди. Они и приказали не закрывать и так выбираться. Мол, закроем, и не будет откачки тепла из лунохода, приборы перегреются.

Мы не послушались и попробовали выехать так. Зацепили лунный грунт. А лунная пыль такая липкая. А тут еще приказывают закрыть панель солнечной батареи - мол, пыль сама по себе и осыплется. Она и осыпалась - на внутреннюю панель, луноход перестал получать подзарядку солнечной энергией в необходимом объеме и постепенно обесточился. 11 мая сигнала от лунохода уже не было.

А вот ещё важная информация от него же:

"Луноход-2" тоже нашли. Причем нашли с американского орбитального спутника-разведчика, который был запущен в прошлом году, в июне. Кстати на Луне находится и наш прибор по определению воды. Спутник сфотографировал как места посадки "Апполонов", так и наших "Луны-17", и наши "Луноход-1" и "Луноход-2". Их интересует только вопрос о том, почему у "Лунохода-1" светлое пятно на фотографии, а у "Лунохода-2" - черное. Но они забыли о том, что на "Луноходе-2" мы не закрыли панель солнечной батареи. Это был день, когда мы уходили. Поэтому он стоит с открытой панелью солнечной батареи, но тоже смотрит на восток.

В деталях они оба, очевидно, путаются и противоречат даже сами себе, но по существу вопроса сообщают одинаково: «Луноход-2» не был ориентирован на Землю.

UPD от 14.03.2013. Мне удалось созвониться с самим В.Г.Довганем и мило побеседовать с ним. Мне кажется, он был искренне рад тому, что хоть кто-то ещё интересуется луноходами. Короче говоря, ни на какую Землю он УО не ориентировал, а ставил луноходы мордой строго на восток, чтобы как только Солнце взойдёт над горизонтом, просто открыть крышку с фотоэлементами на 90 градусов и тут же приступать к зарядке аккумуляторов без дополнительного маневрирования. А вот «Луноход-2», как стоял мордой на Солнце в последний свой день 10 мая 1973, так и "умер", оставшись направленным на восток с открытой крышкой.

Эту же информацию об ориентации лунохода подтверждает конструктор луноходов Владимир Павлович Долгополов.

Эту информацию подтверждает... LRO! Вот изображение «Лунохода-2» с открытой крышкой, направленного на восток:

(UPD Я проверил при помощи астросимулятора Stellarium. Он позволяет задать координаты точки наблюдения на Луне, любую дату и показать звёздное небо в то время при наблюдении из того места. Всё совпадает - 10 мая 1973 года относительно "Лунохода-2" Солнце было по азимуту 100-108 градусов.)

В общем, второй луноход сейчас лоцировать бесполезно.

Рабочий диапазон углов для уголкового отражателя, установленного на луноходах, составляет ±10 градусов. Для того, чтобы можно было лоцировать УО, установленный на луноходе, с учётом лунной либрации величиной примерно 7 градусов,

луноход должен быть надлежащим образом ориентирован на Землю по азимуту (на субтерральную точку) и углу места с точностью 2-3 градуса.

UPD от 03.11.2013. Я созвонился с В.П.Долгополовым и уточнил размещение уголковых отражателей на корпусе лунохода - они расположены с наклоном строго вперёд по курсу, именно так, как изображено на фотографиях музейных макетов.

А теперь вспоминаем слова Довганя о том, что «Луноход-2» смотрит на восток, и пристально вглядываемся в карту:

Зелёными стрелками показана фактическая ориентация луноходов, жёлтыми - необходимая для успешной локации УО, установленных на луноходах. Субтерральная точка, которая находится в центре изображения, и на которую по азимуту должен быть ориентирован «Луноход-2», находится на юго-запад от «Лунохода-2», а «Луноход-2» повёрнут на восток (на мой взгляд, азимут составляет примерно 100-110 градусов) - в таком положении угол падения лоцирующего луча на УО примерно 70 градусов, угол совершенно запредельный для кварцевого УО, т.е. уголковый отражатель «Лунохода-2» абсолютно нефункционален. И астрономы его успешно лоцируют вот уже почти 40 лет??? Закрываю глаза и представляю, как фотоны с лихим пируэтом заныривают в уголковый отражатель развёрнутого задом наперёд «Лунохода-2», чтобы там отразиться и проделав обратный пируэт направиться к Земле... Шехерезада нервно курит в сторонке! Ей сказок хватило только на 1001 ночь.

Вторая часть (со всеми расчётами). Там волшебных чудес не меньше, но чтобы их разглядеть, надо уметь считать хотя бы в рамках программы средней общеобразовательной школы.                                                              Источник

Вердикт: 

Отражателей американцы на Луну так и не доставили. Ни одного. Даже автоматами. Отражённый сигнал такой же, как расчёт для отражения от грунта, и на 1-2 порядка слабее, чем расчётный для отражения от УО.

Каталог всех статей журнала: https://photo-vlad.livejournal.com/33746.html