Методики изучения селенологического строения Луны.

[Vent]

Поскольку, данная тема вызвала некоторый интерес в параллельных дискуссиях, то я решил, что есть смысл обособить её в отдельную тему.

Конечно же, речь идет о вариантах концепций методик изучения селенологического строения. Здесь можно предлагать идеи, высказывать свое мнение, делать замечания.

Начну с себя, но прежде не большое вступление.
Некоторое время я раздумывал:  вполне ли уместно поднимать эту тему? Не затрону ли я чьих-то авторских интересов? Пресловутое «know how» - видите ли. Но поскольку ранее я считал, что можно свободно об этом говорить, так как вся информация, которая при этом излагается, является широко известной и о ней превосходно осведомлен самый заурядный специалист в любой стране мира, то и нет причин сдерживать или ограничивать себя в изложении идей и мнений, потому, что ничего нового высказано не будет.
Если же, кто-то посчитает, что это, все-таки специальная информация, предназначенная для заинтересованных лиц, то намекните – я стану себя ограничивать.

После того, как я познакомился с основными направлениями, проблемами, имеющими отношение к космической деятельности и обсуждаемыми здесь на форуме, то очень отчетливо была обозначена тема финансирования космонавтики. Со всех сторон здесь слышны стоны: «нет денег», «мало денег» и т.д. Поэтому, создавая свою умозрительную концепцию методики селенологического строения Луны, я в качестве одного из определяющих факторов создания программы обследования Луны принял ограниченность, выделяемых для этого средств. Если денег не хватает для космических технологий, то стоит ли ждать многого для научных исследований? Поэтому и свою концепцию я построил, исходя из основополагающего принципа: «максимум достоверной, конкретной информации минимальными затратами средств, причем такой информации, которая бы позволила в основном, хотя бы в общих чертах, построить научно достоверную картину селенологического строения Луны.»

Первое, что я изложу, это хотя бы намек на те задачи, которые в первую очередь необходимо решить при изучении строения Луны. Для экономии времени я буду приводить цитаты из своих постов этого форума, иногда дополняя их.

Для того, что бы изучить общее строение Луны, историю её формирования, процессы, проиcходившие при этом, минералогию и т. д., необходимо собрать фактический материал в виде образцов лунных пород по более-менее псевдорегулярной сети, желательно со всей площади спутника. Мы практически не знаем или знаем очень мало обо всем этом.
Например, ничего не знаем о гидротермальных процессах на Луне ни в истории эволюции, ни настоящее время. Известно, что именно гидротермальные процессы на Земле являются основным фактором минерало-рудообразования и появления месторождений полезных ископаемых цветных металлов, редкоземельных и радиоактивных элементов. А обнаружение именно таких месторождений может стать причиной появления первых ЛБ на их площади для того, что бы в дальнейшем начать там лунное производство.

Можно назвать часть задач, которые могут интересовать селенологов:
- присутствует и как развита тектоника, существуют ли тектонические блоки и нарушения;
- имели ли место в истории Луны гидротермальные процессы, существуют ли они сейчас и на какой глубине действуют;
- общая минералого-генетическая картина Луны;
- и т.п.
Например, в период остывания Луны, когда на ней начала появляться твердая кора,  из-за возмущающего действия Земли, кора могла трескаться, появлялись блоки, которые могли двигаться. В период, когда Луна была в жидком и полужидком состоянии, надо было ожидать существование интенсивных гидротермальных процессов. Излияние лавы - это также, в некоторой степени, гидротермальный процесс. Все это могло найти отражение в глобальной селенохимии. Так как Луна не в столь сильной степени подвержена эрозии, она сохранила все отпечатки своей эволюции.
Все это, и многое другое, нужно изучать.
 Через Луну и эволюцию всей Солнечной системы.

Часто встречается на форуме мнение, что многие научные задачи можно решить дистанционными методами зондирования и анализа. Говорят о сейсмографах, мобильных спектрометрах и многих других геофизических методах. Но, геофизические методы, как правило, являются косвенными и решают только свой специфический круг задач, спектрометры и спектрографы на космических аппаратах имеют несопоставимо заниженные характеристики и функции, чем земные, и некоторые принципиально важные исследования автоматические космические лаборатории просто физически не могут выполнить (по крайней мере, на сегодняшний день). Космические лаборатории исследования дальнего космоса – это, скорее, от нашей бедности и ограниченности, лучше фактический материал держать в руках. Поэтому многие геологические задачи, ответы на принципиальные вопросы и проблемы остаются  и останутся не решенными до тех пор, пока ученые не будут располагать достоверной, конкретной, хотя бы минимально необходимой информацией о предмете. Источником такой информации может быть сегодня только образец лунных горных пород, причем не сотни миллиграмм, как предлагают здесь некоторые, а начиная с размеров 5*5 сантиметров и более, (хотя бы до 10-15 см.). Потому, что принципиально важно знать взаимоотношение минералов, восстановить процессы минералообразования. А изучить это возможно на срезах образцов соответствующего размера, изготовить из них петрографические шлифы для анализа в поляризованном свете и т.д.

Какой же может быть методика?

В качестве варианта схема освоения Луны может быть такой: ЛОС -> вода -> полезные ископаемые -> первые лунные базы с обязательным присутствием горнодобывающих и металлургических заводов.
Если реалистично смотреть на задачу детального и обстоятельного изучения Луны, создания основы для строительства объектов на Луне и окололунного пространства, осуществление перехода человечества на постоянное его присутствие на спутнике, со всеми прогрессивными целями, которые появляются при таком масштабном освоении нашего соседа – то, несомненно, можно понять, неизбежность и необходимость в качестве первого шага к Луне строительство на её орбите ЛОС.
Второй шаг – это обнаружение, по всей видимости, в полярных областях залежей водяного льда. Вода является ценным минеральным ресурсом для всех областей деятельности, включая и топливный для космических аппаратов. С обнаружением воды, в первую очередь, будет рассматриваться там строительство лунных баз. При определении, что таких залежей нет или они малы, возникнет необходимость получения воды из горных пород, с применением каких- либо горнотехнических процессов.

Но, прежде следует провести селенологическое изучение всей Луны, как тела. Это этап, скорее, будет относиться к фундаментальным, академическим исследованиям. Сделать это нужно профессионально, по всей программе. Нужно начинать с рекогносцировочных съемок и мелкомасштабных региональных, следуя дедуктивному методу от общего к частному. Для этого необходим сбор образцов из обнажений коренных пород, например, в стенках кратеров и их выбросах, по псевдо регулярной сети, охватывающей всю поверхность спутника. Для решения этой задачи достаточно создать простой дешевый луноход, с минимальным количеством приборов и аппаратуры, главной задачей, которого будет обнаружение подходящих образцов, массой до 4-5 кг. И доставки их к взлетной ступени, для отправки образцов на ЛОС, для накопления их там для пересылки на Землю или сразу на Землю, минуя ЛОС. Здесь нужно отметить, что выбор этой схемы нацелен на одну главную задачу – доставку образцов на Землю. Здесь не нужно стремиться к тому, чтобы шокировать публику сверхсовременными, (а значит и сверхдорогими), аппаратурными и техническими разработками. А наоборот, идти по пути максимальной простоты и снижения стоимости, постоянно сознавая, что здесь решается сугубо утилитарная и банальная задача – доставка образца на Землю с наименьшими затратами. То есть, это просто выполнение заказа селенологов. Масса лунохода в таком варианте может оказаться где-то 50-200 кг. Поднимать ли такой луноход с Луны и доставлять его на ЛОС для повторного использования, – это решат ракетчики, - как будет дешевле. Очевидно, что в рамках этого проекта необходимо будет массовое производство таких луноходов, исчисляемое десятками и сотнями.
Сколько будет таких точек? Сказать трудно, это решит координационный совет, НТС селенологов от РАН и других геологических институтов. Вообще-то, для селенологов, чем больше точек отбора – тем лучше. Это может быть и 1000-2000 точек. Но на первом этапе, допустим, совет определит первые пять точек. Получив с них образцы, проанализировав их, он устанавливает следующие пять и т.д.

Так как нам на выделенные средства необходимо создать программу селенологической съемки, по которой следует получить максимум достоверной информации, т. е. собрать большее число образцов из большего числа точек, то само собой появляется вариант с самыми дешевыми автоматами.

Масса автомата - 50-200 кг, минимум научной аппаратуры, нет бурового устройства. Основная функция - под управлением оператора с Земли найти камень возле стенки кратера или у его выброса, или просто на поверхности. Пусть его масса будет 200-300 г. Передвигаясь по площади, предполжим, в радиусе 5 км. от точки посадки, он собирает несколько десятков образцов и доставляет их на место старта и загружает во взлетную ступень, которая способна поднять 4-5 кг образцов и доставить их на ЛОС. Поскольку образцов несколько десятков, их анализ обязательно производится статистически, определяется, что-то среднее для площадки возле точки посадки, все аномально "выпадающие" образцы отбраковываются и принимаются за прилетевшие из космоса. Автомат может быть многоразовым, тогда взлетнаяя ступень поднимает его вместе с образцами к ЛОС, где экспедиция посещения готовит его к посадке на новую точку: осматривает, ремонтирует, тестирует, заряжает аккумуляторы и т.д. Как выгоднее, посчитают ракетчики - или оставить его на Луне, или сделать многоразовым.

Теперь о стоимости автоматов. Так как их понадобится, даже на первом этапе десятки и сотни, то это будет серийное производство - значит не дорогое, а ввиду того, что на нем установлено минимум оборудования: видеокамера, блок питания, средства связи, телеманипулятор для сбора образцов, то вряд ли стоимость автомата превысит стоимость нормального мотоцикла. Если автоматы будут многоразовыми, то на ЛОС понадобится доставлять с Земли, только топливо для взлетно-посадочных ступеней. Собранные образцы со многих точек аккумулируются на ЛОС, а затем забираются очередной экспедицией посещения и доставляются на Землю.

Теперь каким может быть, например, чисто схематический сценарий. Например, мы обследуем обширную магнитную аномаию на обратной стороне Луны. Конкретно её размеры я не оценивал, но, допустим, мы начинаем с сети 2000*2000 км. Берем пробы с 15-30 точек. В одной из точек мы обнаружили высокое содержание железо-титановых руд - собираем образцы по сети 1000*1000 км вокруг этой точки, а затем по сети 500*500 км., пока не устанавливаем, что это место перспективно для создания на нем ЛБ. Для начала можно обследовать по 3-4 точки в год.

То есть, все выполняется по столетиями отработанной методике геологического изучения новых территорий. Я даже бы предпочел, что бы руководство программой было передано в отраслевой институт Министерства природных ресурсов, нежели РАН, например, во ВСЕГЕИ, так как это прагматичные методисты, превосходно знающие производство и работу выполнят на хорошем качественном уровне. А уже после того, как будут построены селенологические карты, РАН может анализировать их и развивать свои идеи и теории сколько угодно.

В отношении бурения на глубину 1-2 метра не вижу смысла, затраты велики, а если там везде мощность реголита десятки метров? Отберем тот же реголит, что и на поверхности. Бурение же в скальных породах очень не простое занятие, особенно в лунных условиях (даже на 1 м) и обойтись легкой буровой, тем более пенетратором, здесь не удастся.
Проще подобрать монолиты (камни) с поверхности у стенок, в отвалах кратеров, у обнажений - достоверность будет больше, а затрат на добычу образца практически нет.

Но стоимость всего этого: бурение на 1-2 м., сейсмографы, ВВ, спектрографы? Это болото. При кажущейся простоте, скорее всего это выльется в астрономические суммы и замедлит работу. Хотя такие селенофизические исследования имеет прямой смысл проводить при детальном обследовании уже каких-то перспективных участков. Ну можно на 2-3 точках на этапе первоначальной мелкомасштабной сетевой съемки.
И для специалистов - это очевидные вещи, о которых можно и не говорить.

Можно рассмотреть такой вариант  технической методики – как использование ВВ для выхода к коренным породам вместо бурения. Есть они такие ВВ в условиях вакуума? Кто осведомлен, просветите, пожалуйста. Взрывом снаряда из космоса или закладка ВВ луноходом рядом с выходом коренных (например, у стенки кратера), затем  со дна воронки можно взять образцы.
В земной геологии ВВ широко используется при рытье шурфов, канав для снятия коры выветривания и обнажения коренных пород. А вот лунные бульдозеры и экскаваторы для рытья канав – дело пока отдаленного будущего.

Хотел бы обратить особое внимание всех тех, кто будет предлагать свои идеи с размещением на луноходах разных анализаторов и физических приборов: обязательно держите во внимании, что наличие такой аппаратуры может существенно увеличить стоимость всей программы и урезанию объемов добычи образцов для земных лабораторий. Кроме того, ещё следует создать электронную часть этих приборов для условий дальнего космоса, а это очень не дешевая статья. Точно так же, нужно следить за тем, что бы методика, в первую очередь, всецело была направлена на решение основных научных исследовательских задач программы. Не отвлекаться на частности, не терять время и средства на второстепенное. «Максимальная эффективность минимальными средствами».

[Vent]

Надеюсь, что специалисты ГЕОХИ, Института физики Земли, МГУ, МГГРУ (бывшее МГРИ, моя «alma mater») и других организаций, имеющие отношение в своей научной и производственной деятельности к этой теме, и заглядывающие на это форум -  выскажут свое мнение и оставят комментарии.

[Alex_II]

Подозреваю, что осваивать бурение все же придется - самый аккуратный способ взять образцы... А от взрывчатки будут получаться очень уж неаккуратные шурфы, без проходчиков-то... Да и разобраться надо сперва с толщиной реголита, так что сперва пожалуй сейсмика или георадар...

[nomernabis]

А сколько можноизучать одно ито же и открывать велосипед :?:

[Alex_II]

А сколько можноизучать одно ито же и открывать велосипед :?:

А вам кажется, что мы хорошо знаем селенологию? Это у вас заблуждение... От незнания того, что считается достаточной степенью геологической изученности на Земле...

[nomernabis]

Да, можно подумать, америк. ничего не делали , только гуляли там.

[Alex_II]

Да, можно подумать, америк. ничего не делали , только гуляли там.

Я и говорю - от незнания... 6 (шесть) посадок на площади всего в 4 раза меньше всей земной суши. Ну, плюс автоматы еще. И вы думаете, мы о ней уже всё знаем? :shock:  :shock:  :shock: Я в а*уе... Да мы ее еще даже изучать не начинали...

[testest]

Да, тема старая

1) Мне не нравится слово "селенология". Если смысл термина тот же самый, нет повода менять его название. А то будет потом и марсология, и титанология, и... ой! Хотя бы ради будущих исследователей Венеры, давайте говорить о лунной геологии и в целом об экзогеологии? Пусть "гео" - земля, а не Земля.

2) Не нужна никакая псевдорегулярная сетка для исследований. Тысячи отборов проб с отправкой на Землю - это неподъемная ноша для нашей цивилизации в XXI веке. Если чуда не случится. Надо использовать косвенные методы (в т. ч. геофизику) и метод ключевых участков (картографировать Луну по геофизике с выделением однотипных районов, а потом изучать их по отдельности с отбором проб, распространяя полученные данные на схожие территории). Идея использования ВВ, мне кажется, имеет смысл. Но бурить все равно придется.

3)

МГГРУ (бывшее МГРИ, моя «alma mater»)

Свои!

[Alex_II]

Да, тема старая

1)   ой! Хотя бы ради будущих исследователей Венеры, давайте говорить о лунной геологии и в целом об экзогеологии?

Они не венерологи, они афродитологи  :wink: Но в принципе, для простоты - почему бы и нет?

2) Не нужна никакая псевдорегулярная сетка для исследований. Тысячи отборов проб с отправкой на Землю - это неподъемная ноша для нашей цивилизации в XXI веке. Если чуда не случится. Надо использовать косвенные методы (в т. ч. геофизику) и метод ключевых участков (картографировать Луну по геофизике с выделением однотипных районов, а потом изучать их по отдельности с отбором проб, распространяя полученные данные на схожие территории). Идея использования ВВ, мне кажется, имеет смысл. Но бурить все равно придется.

Во, это кажись имеет смысл - как минимум для рекогнсцировочных работ подойдет. Но для уточнения геофизики - бурить придется хотя бы на опорных участках, а то геофизика без привязки к керну/полевым исследованиям - тот еще материал...

[Дем]

1) Мне не нравится слово "селенология". Если смысл термина тот же самый, нет повода менять его название. А то будет потом и марсология, и титанология, и... ой! Хотя бы ради будущих исследователей Венеры, давайте говорить о лунной геологии и в целом об экзогеологии? Пусть "гео" - земля, а не Земля.

Поддерживаю, планета всё-таки слишком большой кусочек, чтобы запихнуть её в одну науку.

2) Не нужна никакая псевдорегулярная сетка для исследований. Тысячи отборов проб с отправкой на Землю - это неподъемная ноша для нашей цивилизации в XXI веке. Если чуда не случится. Надо использовать косвенные методы (в т. ч. геофизику) и метод ключевых участков (картографировать Луну по геофизике с выделением однотипных районов, а потом изучать их по отдельности с отбором проб, распространяя полученные данные на схожие территории).

А не получится, скорей всего. На Луне не было ни тектоники, ни прочих переносов вещества с место на место. Что куда при образовании упало - то там и лежит.
Т.е. конечно сначала косвенными методами сканируем всё, а вот потом придётся разбираться с каждым случаем детально.

[нейромантик]

В отношении бурения на глубину 1-2 метра не вижу смысла, затраты велики, а если там везде мощность реголита десятки метров? Отберем тот же реголит, что и на поверхности. Бурение же в скальных породах очень не простое занятие, особенно в лунных условиях (даже на 1 м) и обойтись легкой буровой, тем более пенетратором, здесь не удастся.
Проще подобрать монолиты (камни) с поверхности у стенок, в отвалах кратеров, у обнажений - достоверность будет больше, а затрат на добычу образца практически нет.

Есть несколько возражений:
1. Если учесть наличие воды на полюсах, можно предположить наличие временной атмосферы у Луны при падении на неё комет, или даже при дегазации пород.
2. Максимально глубокие слои реголита смогут рассказать о химическом составе атмосферы "горячей Луны", т.е. времени, когда она была расплавлена, и уж тем более надо взять пробы реголита с невидимой стороны, как не затопленной лавой в горячий период.
3. Взятие у обнажений может быть очень не простой задачей для автоматов - необходимо найти трещину, не уронить в неё аппарат, отколупать как-то пару достаточно глубоких кусочков от штуковины, похожей по твёрдости на гранитную скалу.

[Vent]

1) Мне не нравится слово "селенология". Если смысл термина тот же самый, нет повода менять его название. А то будет потом и марсология, и титанология, и... :o ой! Хотя бы ради будущих исследователей Венеры, давайте говорить о лунной геологии и в целом об экзогеологии? Пусть "гео" - земля, а не Земля.

При применении подобных терминов стараюсь придерживаться не писанных правил научного этикета: максимальная точность используемых терминов по отношению к элементу описания.
Эти же правила гласят, что научный стиль отличается от свободного литературного тем, что в нем нужно стараться выражаться не кратко, а максимально точно. Пусть в ущерб краткости и предложние может оказаться будет выглядеть громоздким. Поэтому, например, когда я пишу технические статьи, я почти каждое предложение составляю так, как будто пишу формулы.
Поэтому я взял в качестве приоритета термины "селенологический" и т.п., вроде бы как "геологический" относится к Земле.
Конечно, те научные сотрудники, кто будет писать статьи для публикаций они определят сами для себя какие термины им использовать.
Вот только есть маленьких два неудобства: со словом "геология", "геологичсекий" надо будет указывать к чему оно относится - например, "геология Луны", "геологическое строение Марса" и т.д. И при цитиривании, если отсутствует указание на планету или спутник, то придется делать примечание. А так пишем - "селенологический" и сразу понятно к чему относится.

Вполне возможно использовать сокращения. Мне, напрмер, понравилось чье-то предложение использовать сокращенные: "сенлогический" для Луны, "марлогический" для Марса, "венлогический" для Венеры или такое полу-аббревиатура, полусокращение: е-логический для Европы. Вполне выглядит удобно.

Ну, это как корифеи решат, так и будет.

2) Не нужна никакая псевдорегулярная сетка для исследований. Тысячи отборов проб с отправкой на Землю - это неподъемная ноша для нашей цивилизации в XXI веке. Если чуда не случится. Надо использовать косвенные методы (в т. ч. геофизику) и метод ключевых участков (картографировать Луну по геофизике с выделением однотипных районов, а потом изучать их по отдельности с отбором проб, распространяя полученные данные на схожие территории). Идея использования ВВ, мне кажется, имеет смысл. Но бурить все равно придется.

Почему я задался псевдо регулярной сетью?

На сегодняшний день отсутствует хотя бы эскиз полностью достоверный, хотя бы самая мелкомасштабная карта селенологического строения.

Изученность Луны выглядит примерно также, как, например, вам предлагают найти стул в незнакомой темной комнате: в темноте вы можете только наощупь искать этот стул,  селенологическая карта же играет роль освещения в этой комнате - мы сразу будем ориентироваться в этой комнате и увидим этот стул.

А как составить эту первую мелкомаштабную карту без псевдо регулярной сети? (Пусть масштаба 1 : 50 млн или 1 : 25 млн).
Я других методов не знаю.
А как веcти полноценный геологический анализ без карты? Тоже не представляю.

[Vent]

На Луне не было ни тектоники, ни прочих переносов вещества с место на место. Что куда при образовании упало - то там и лежит.

Вообще-то и здесь, мне, кажется темное пятно. Об этом можно говорить только гипотетически.

Допускаю, что слабо проявленная тектоника может присутствовать возраста 4-4,5 млрд. лет, когда остывала кора Луны и отдельные плиты, куски этой коры, могли двитгаться из-за гравитационного влияния Земли.

Прямой пример переносов вещества - масконы. По наиболее признанной гипотезе масконы - это гравитационно сепарированная тяжелая магма, заполнившая кратеры, упавших на Луну гигантских астероидов. Какие процессы при этом происходили в приконтактных частях? Да и любые другие процессы в истории - мы не знаем.

Поэтому, считаю, что самым разумным будет начать с карты. Она хотя бы даст ориентиры. И начать с первых десятков точек, а сотни, может быть, и тысячи появятся уже в неопределенном будущем.

[Vent]

Т.е. конечно сначала косвенными методами сканируем всё, а вот потом придётся разбираться с каждым случаем детально.

Как специалист скажу Вам, что без привязки к конкретному фактическому материалу (образцы, керн из скважин и т.д.) данные косвенных методов так и не выйдут с уровня гипотетических. Делать же по ним корреляцию между двумя очень отдаленными точками, тоже очень мало достоверный материал. Площадь Луны для этого, все-таки, заметно велика.

Уверяю вас, что геофизики, без сомнения, найдут свое место в исследованиях Луны. И будут появляться там ровно в тот момент, и в таком объеме присутствия - сколько это необходимо.

Но, пока, опять повторяю и повторяю, нужна селенологическая карта на фактическом достоверном материале.

[нейромантик]

Можно рассмотреть такой вариант  технической методики – как использование ВВ для выхода к коренным породам вместо бурения. Есть они такие ВВ в условиях вакуума? Кто осведомлен, просветите, пожалуйста. Взрывом снаряда из космоса или закладка ВВ луноходом рядом с выходом коренных (например, у стенки кратера), затем  со дна воронки можно взять образцы.
В земной геологии ВВ широко используется при рытье шурфов, канав для снятия коры выветривания и обнажения коренных пород. А вот лунные бульдозеры и экскаваторы для рытья канав – дело пока отдаленного будущего.

Теоретически, процесс детонации что в вакууме, что в атмосфере - подобны. Единственное, это увеличится критический диаметр, за счёт более активного отвода газов из зоны реакции. Вокруг вакуум, а значит отводится им проще.
Т.е. для подрыва в условиях вакуума пойдёт любое взрывчатое вещество. Вообще любое, кроме непригодных для хранения в условиях вакуума. И - нужно пересчитать критический диаметр ВВ, проведя опыты по подрыву в вакууме.