Сказка о геологе Джеке Шмитте, который стал астронавтом и побывал на Луне
Ник. Горькавый
Пока в космосе разворачивалось соревнование России и США за первенство в освоении Луны, Джек Шмитт изучал горы в Скандинавии и на Аляске.
Журнальный вариант одной из глав новой книги Ник. Горькавого «Неоткрытые миры». — СПб.: Астрель, 2018.
— Сейчас для всех нас поселения на Луне, разработка полезных ископаемых и пересадочные космодромы для полётов к другим планетам — привычное явление, — начала свою вечернюю сказку принцесса Дзинтара*. — А когда-то Луна была необитаемой, и люди на Земле прилагали огромные усилия, чтобы совершить первые шаги в её освоении.
Среди пыльных гор штата Нью-Мексико спрятался маленький городок Санта-Рита — скорее посёлок, большинство жителей которого работали шахтёрами. Они редко поднимали голову от земли, а если и смотрели на Луну, то просто как на бесплатный фонарь, который помогал не споткнуться на ухабистой дороге, когда они брели домой после тяжёлой работы в руднике.
В этом городке в 1935 году родился мальчик Джек — так его звали все, хотя при рождении ему дали имя Харрисон Хэйган. В отличие от других жителей Санта-Риты, Джек Шмитт часто и подолгу смотрел на небо и на Луну. На Луне были горы, далёкие, недоступные и поэтому такие манящие. «Вот было бы здорово полазить по лунным горам с геологическим молотком! Там, наверное, есть такие каменные диковины, такие минералы, которых ни за что не отыщешь на Земле!» — мечтал Джек. И его мечта сбылась: он действительно побывал на Луне и побродил по её горам с геологическим молотком.
Случилось это не сразу. Сначала ему пришлось выдержать трудный экзамен и поступить в Калифорнийский технологический институт. Получив степень бакалавра в области геологии, Джек отправился в Норвегию, в университет Осло. Там, вооружившись молотком, он изучал геологические слои и породы, из которых складывались изрезанные фьордами старые норвежские горы.
— Молотком? — удивилась Галатея. — Я думала, что учёным нужны ручка, бумага и всякие сложные приборы: микроскопы, телескопы, а молотком работают только плотники и кузнецы!
— Геологам молоток очень важен. Их давний девиз — «Умом и молотком». Вот и Джек с помощью ума и молотка учился читать каменную книгу, написанную природой, а вечерами приникал к радиоприёмнику и, затаив дыхание, слушал потрясающие новости о запуске первого спутника Земли, о первых космических полётах к Луне.
Пока в космосе разворачивалось соревнование России и США за первенство в освоении Луны, Джек Шмитт изучал горы в Скандинавии и на Аляске. Он стал опытным полевым исследователем и приобрёл особое «геологическое зрение», которое не получишь, изучая справочники и материалы чужих экспедиций. В 1964 году Гарвардский университет присвоил ему степень доктора наук в области геологии. Но Джека всегда манил космос, и он стал работать в Аризоне, в Астрогеологическом центре по изучению Луны, где участвовал в разработке программ исследования нашего естественного спутника будущими астронавтами.
В один прекрасный день 1965 года Шмитт услышал потрясающую новость: НАСА набирает добровольцев из числа учёных для полёта на Луну. Молодой геолог раздумывал целых десять секунд, а потом вызвался стать добровольцем. «Как бы ни обернулось дело, — подумал он, — я буду жалеть всю жизнь, если упущу такой шанс!» Возможно, потом у него бывали минуты, когда он сомневался в своём решении. Но Шмитт выдержал всё: утомительные тренировки, освоение новой профессии пилота самолёта и вертолёта и тысячи часов полётов на этих аппаратах. Он стал астронавтом, и перед ним открылась перспектива осуществить свою мечту — стать участником лунной программы.
Шмитт продолжал упорно тренироваться, а заодно давал уроки геологии первым астронавтам программы «Аполлон» и изучал образцы лунных пород, которые они привозили на Землю.
— Мама, но разве можно в короткий срок научить людей тому самому «геологическому зрению», которое Джек приобрёл за долгие годы экспедиций и изучения геологии? — поинтересовалась Галатея.
— Конечно, нет, именно поэтому специалисты с нетерпением ждали, когда на естественный спутник Земли высадится первый геолог. В 1971 году на Луне побывали ещё две американ-ские экспедиции. 25 февраля 1972 года советская «Луна-20» доставила на Землю новые образцы лунного грунта, а в апреле Луну посетила десятая экспедиция «Аполлон-16».
Руководство НАСА успело включить Шмитта в состав последней, одиннадцатой, пилотируемой лунной экспедиции «Аполлон-17», которая стартовала 7 декабря 1972 года. В экипаж входили командир Юджин Сернан, пилоты Роналд Эванс и наш герой — Джек Шмитт. Запуск ракеты произошёл с опозданием. Наконец корабль стартовал. Взлёт корабля последней экспедиции по программе «Аполлон» был виден за 800 км; более полумиллиона человек наблюдали за ним, собравшись возле флоридского космодрома.
Когда ракета отдалилась от Земли, Шмитт сфотографировал нашу планету. Эта фотография, под названием «Голубой мрамор», стала одним из самых знаменитых изображений Земли из космоса.
Полёт к Луне длился 83 часа; 10 декабря «Аполлон-17» вышел на окололунную орбиту. Эванс остался в орбитальном аппарате, а Сернан и Шмитт перешли в посадочный модуль, который 11 декабря совершил посадку на Луну в долине Таурус-Литтров на юго-восточной окраине Моря Ясности. Это интересное с геологической точки зрения место ранее сфотографировал экипаж «Аполлона-15». Долина шириной 7 км с трёх сторон окружена горами высотой более 2 км. Геологов привлекли оползень, а также огромные валуны, скатившиеся в долину по горным склонам. След одного такого «булыжника» растянулся на 2 км.
Перед астронавтами «Аполлона-17» стояли две главные геологические задачи: получить образцы древних пород лунного высокогорья и найти свидетельства геологически недавней вулканической активности. Первую задачу они выполнили довольно легко, так как в долине было много скал. Возраст самого древнего из собранных астронавтами образцов 4,6 миллиарда лет.
В первый экспедиционный день геологический молоток Сернана, висевший у него на поясе, зацепился за колесо луномобиля. Крыло колеса отломилось, отчего во время движения астронавтов стало засыпать пылью из-под заднего колеса. Когда долгий рабочий день закончился, астронавты забрались в лунный модуль, как могли почистили скафандры от песка и пыли и сняли их. Но всепроникающая лунная пыль была везде: на одежде, на лице, на шее и под ногтями.
— А принять душ? — предложил Андрей.
— В лунной кабине душ негде было установить. Так что Шмитт и Сернан очень напоминали пыльных шахтёров из Санта-Риты. Когда наутро астронавты, надев скафандры, открыли дверь кабины, они надеялись, что пыль вылетит из модуля вместе с воздухом. Но, как отметил Сернан, вылетело всё что угодно, только не пыль.
Перед второй поездкой на луномо-биле астронавты по совету с Земли отремонтировали колёсное крыло, примотав к нему клейкой лентой лунную карту, покрытую пластиком. Пылить стало меньше.
Шмитт занимался геологическими исследованиями с большим энтузиазмом. Поверхность спутника Земли была засыпана толстым слоем реголита — пыли, которая образуется из-за постоянной бомбардировки поверхности метеоритами. Зато монолитные огромные камни, которые скатились с гор, раскрывали самые сокровенные тайны геологии Луны. Джек собирал образцы с разных участков огромных скал; они отличались друг от друга по химическому составу и геологической истории. Конечно, он оценивал их на глаз, но ему помогало приобретённое опытом «геологическое зрение». Позже, на Земле, анализ показал, что возраст лунных скал составляет более четырёх миллиардов лет, а разница между возрастами скал на разных участках — сотни миллионов лет.
О каждом булыжнике, который исследовали астронавты, можно было написать целую книгу. Один камень, который весил бы на Земле как взрослый человек, заинтересовал Шмитта, и он решил передвинуть его поближе к другим образцам. Но так как в скафандре наклоняться неудобно, Джек несколько раз перевернул камень, пиная его ногами и пытаясь скатить вниз по склону. Сернан заснял на видеокамеру, как Шмитт играет в лунный футбол большим камнем. Популярным стало ещё одно видео, на котором Шмитт в скафандре потерял равновесие, споткнулся о ящик с образцами и упал на лунный песок.
Спустя сорок пять лет на научном семинаре Шмитта спросили после его выступления:
— А правда, говорят, что вы стали первым человеком, который упал на Луне?
Шмитт рассмеялся:
— Вовсе нет. На Луне с её слабой гравитацией падения не страшны, как маленькому ребёнку: упал, поднялся и снова пошёл…
Анализ показал, что часть лунных пород в долине имеет вулканическое происхождение. Шмитт сделал такой вывод во второй экспедиционный день, когда нашёл на Луне оранжевый грунт. Опытный глаз геолога подсказал ему, что это вулканический пепел, состоящий из мелких оплавленных шариков вулканического стекла. Оранжевые, иногда зелёные или чёрные шарики образовались глубоко под лунной поверхностью и были вынесены наружу при огненном вулканическом извержении. Сернан, не имевший «геологического зрения», в свою очередь нашёл коричневый «камень», который, как сразу определил Шмитт, был куском пенопласта, привезённого самими астронавтами с Земли. Оказалось, что такой пластик, наполненный воздухом, при нагреве солнечными лучами взрывается в лунном вакууме, разлетаясь на десятки метров. Сернан считал эти летающие обломки пластика метеоритами, пока Шмитт не объяснил ему, в чём дело.
В третий, последний, экспедиционный день астронавты должны были собрать образцы грунта с как можно большей площади, и Шмитт придумал делать это, не сходя с луномобиля, с помощью совка на длинной ручке, что помогло сэкономить время. В этот день Шмитт детально исследовал большой валун, скатившийся с Северного хребта. Всего за три дня астронавты проехали на луномобиле почти 36 км. Их транспортное средство навсегда осталось на Луне.
Шмитт и Сернан вернулись в кабину спускаемого аппарата, когда в скафандрах оставалось кислорода всего на несколько минут. Они провели на Луне трое суток и три часа, включая 22 часа езды на луномобиле. Астронавты увезли на Землю более 110 кг лунных образцов! 19 декабря 1972 года спускаемый аппарат с тремя членами экипажа финальной лунной экспедиции приводнился в Тихом океане.
Шмитт и Сернан оказались последними людьми, побывавшими на Луне в XX веке. Джек Шмитт стал первым учёным и первым геологом, который лично исследовал и Землю, и Луну. Благодаря усилиям Шмитта экспедиция «Аполлон-17» стала самой успешной по геологическим результатам. В частности, один из образцов, привезённый Шмиттом, подтвердил, что раньше Луна обладала заметным магнитным полем.
Через три недели после возвращения на Землю последней экспедиции по программе «Аполлон» к Луне стартовала советская ракета «Луна-21». Она доставила туда «Луноход-2», который до июня 1973 года прошёл рекордные 39 км по лунной поверхности.
В соответствии с советской лунной программой 9 августа 1976 года последней на Луну отправилась «Луна-24». Её спускаемый аппарат сделал геологический разрез в Море Кризисов и достал 170 г грунта с глубины 2,5 м.
Лунная гонка закончилась формальной победой США, которые высадили на Луну двенадцать астронавтов, но с точки зрения полезности разрабатываемых технологий советская лунная программа оказалась не менее перспективной. Мировые исследовательские программы в последующие десятилетия двинулись именно по пути создания роботов и самоходных аппаратов для исследования поверхности других планет, а также возвращения образцов инопланетного грунта с помощью автоматических станций. Пилотируемые экспедиции к другим планетам были слишком дороги и опасны для систематических исследований. Поэтому в начале XXI века Китай отправил на Луну, а США на Марс не астронавтов, а самоходных роботов, похожих на советские «луноходы».
Анализ привезённых «Аполлонами» 360 кг грунта из шести областей Луны дал науке очень много. Даже десятки лет спустя исследования образцов улучшенными методами дают всё новые и новые результаты. Например, было доказано, что лунные горы, так же как и земная кора, обеднены металлами. Это стало доводом в пользу модели «мегаимпактного» (ударного) формирования Луны из поверхностных слоёв Земли, вырванных мощным ударом другой планеты.
Но и триста с небольшим граммов герметически упакованного лунного грунта, взятого из трёх точек Луны и привезённого на Землю советскими космическими аппаратами, внесли свой важный вклад в науку о Луне. Дело в том, что из-за вездесущей лунной пыли, повредившей уплотнитель на крышках, все контейнеры с геологическими образцами экспедиций «Аполлон» оказались разгерметизированными, а железные включения в привезённом лунном грунте покрылись свежей ржавчиной, как это бывает с метеоритами, залетевшими из космоса в земную атмосферу.
— Постой, мама! — воскликнул Андрей. — Но ведь на Луну высадилось несколько экспедиций. Почему, когда первые образцы оказались разгерметизированными, специалисты НАСА не сделали более качественные контейнеры? Потратить сто миллиардов на пилотируемую программу и не суметь привезти на Землю образцы в герметичных ящиках?!
— У меня нет ответа на твой вопрос, — сказала Дзинтара. — Зато я знаю, что советская «Луна-24» привезла на Землю герметично запакованный лунный грунт. Изучая этот образец, исследователи обнаружили наличие в нём воды в количестве 0,1%. Это было грандиозное открытие, которое долгое время оставалось незамеченным мировой наукой. До этого момента учёные были уверены, что Луна совершенно суха и воды в ней меньше одной миллиардной доли процента, тем более что высохшие русла, найденные на лунной поверхности, как оказалось, были образованы потоками лавы. Согласно господствовавшей тогда теории мегаимпакта, Луна прошла стадию раскалённого состояния, в котором ни одна капля воды сохраниться не может. При исследовании американских образцов лунного грунта вода тоже была обнаружена, но тогда учёные сочли, что это — результат негерметичности хранения образцов.
После 1976 года все лунные программы были приостановлены почти на пятнадцать лет. Только в 1990-х годах США вывели на орбиту вокруг Луны аппараты, которые нашли признаки воды в лунном грунте. В 2008 году подтверждение этому пришло из Индии. Запущенная ракета разделилась на ударную часть и наблюдательный модуль. Ударник врезался в Луну 14 ноября 2008 года, образовав кратер и выбросив высоко над поверхностью Луны облако пыли и испарившегося грунта. Несколько минут спустя в это облако влетел наблюдательный модуль и нашёл там несомненные признаки воды.
США провели аналогичный эксперимент 9 октября 2009 года, выбрав в качестве цели лунный район, который, по данным орбитальных аппаратов, был наиболее «влажным». Аппарат «Кентавр» весом более 2 т врезался в Луну, подняв вверх 350 т лунной породы и образовав кратер диаметром 25 м и глубиной 4 м. Проанализировав выброшенное облако газов, американский аппарат-наблюдатель, летевший следом за «Кентавром» с отставанием на четыре минуты, обнаружил, что в данном районе Луны в грунте содержится до нескольких процентов воды. Так было окончательно доказано, что Луна — вовсе не высохший до предела мир.
Множество задач стоит перед исследователями Луны. Теоретики должны окончательно понять, например, как образовалась эта странная космическая пара — Земля и Луна? Согласно моделям теории «мегаимпакта», Луна возникла, собственно, не из верхних слоёв Земли, а из обломков Тейи — гипотетической планеты, налетевшей на Землю. Но тут своё веское слово сказали космохимики, которые проанализировали изотопный состав лунного грунта и сравнили его с земными породами. Оказалось, что по концентрации изотопов, которая во многом зависит от условий и места формирования планеты, Луна и Земля — близнецы. Значит, никакой Тейи не было? Появилась теория мультимпакта: множественных ударов, которые породили вокруг Земли диск из выброшенных с земной поверхности обломков. Считалось, что Луна сформировалась из этого диска совсем рядом с Землёй, на расстоянии всего в несколько десятков тысяч километров…
— То есть она была в десять раз ближе к Земле, чем сейчас? — удивился Андрей. — Она, наверное, казалась огромной на тогдашнем небе!
— Так и было, — подтвердила Дзинтара. — Из-за приливного взаимодействия с Землёй Луна отодвинулась от Земли на нынешнее расстояние — около 385 тысяч километров и по-прежнему «отползает» от неё на четыре сантиметра в год. Луна перестанет удаляться от нас, когда суточное вращение Земли замедлится настолько, что она окажется повёрнутой к Луне одной стороной — так сейчас Луна повёрнута к Земле.
— Значит, они будут смотреть друг на друга, не отрываясь! — пошутила Галатея.
***
Алан Шепард (1923—1998) — американский астронавт, совершивший первый суб-орбитальный космический полёт; командир космического корабля «Аполлон-14», посадочный модуль которого сел на поверхность Луны.
Нил Армстронг (1930—2012) — первый астронавт, высадившийся на Луне в 1969 году в ходе американской экспедиции «Аполлон-11».
Базз Олдрин (р. 1930) — американский астронавт, высадившийся на Луне в 1969 году вместе с Нилом Армстронгом.
Роналд Эванс (1933—1990) — американский астронавт, участник последней лунной пилотируемой экспедиции «Аполлон-17». 7—19 декабря 1972 года.
Юджин Сернан (1934—2017) — американский астронавт, участник последней лунной пилотируемой экспедиции «Аполлон-17». Совершил высадку на Луну 11 декабря 1972 года.
Харрисон Хэйган (Джек) Шмитт (р. 1935) — американский астронавт, геолог. Совершил высадку на Луну 11 декабря 1972 года в ходе последней пилотируемой экспедиции «Аполлон-17».
