НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
Том 25 5(120) 2019
НАУКОВО-ПРАКТИЧНИЙ ЖУРНАЛ ЗАСНОВАНО В ЛЮТОМУ 1995 р. ВИХОДИТЬ 6 РАЗІВ НА РІК КИЇВ
ЗМІСТ CONTENTS
Космічні апарати і корисне навантаження Spacecrafts and Payloads Бердник А. И., Каляпин М. Д., Лысенко Ю. А., Бугаен- Berdnyk O. I., Lysenko Y. O., Kaliapin M. D., Buhaien- ко Т. К. Многоразовый лунный лэндер ...... 3 ko T. K. Reusable lunar lander ...... 3
Космічні матеріали та технології Space Materials and Technologies Дорожко А. И., Дегтяренко П. Г., Макаров А. Л., Си- Dorozhko А. I., Degtiarenko P. G., Makarov А. L., Sydoruk V. O., дорук В. О., Венцковский О. М. Сверхманевренное Vintskovsky О. M. Supermaneuverable vehicle...... 11 транспортное средство ...... 11 Кашенкова А. В., Калініна Н. Є., Джур Є. О. Розробка Kashenkova A. V., Kalininа N. Ye., Dzhur Ye. О. Develop- пошарового лазерного спікання порошкових ком- ment of selective laser sintering of powder compositions of позицій конструкційних сталей ...... 18 constructional steels ...... 18
Астрономія і астрофізика Astronomy and Astrophysics Відьмаченко А. П., Казанцева Л. В., Мороженко О. В., Vidmachenko A. P., Kazantseva L. V., Morozhenko O. V., Чолій В. Я., Неводовський П. В. Астрономічні спосте- Choliy V. Ya., Nevodovskyi P. V. Astronomical observa- реження та моніторингові дослідження Землі з по- tions and monitoring surveys of the Earth from the sur- верхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід . . 25 face or from the Moon’s orbit and their ground support 25
© НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ, 2019 Історія космічних досліджень History of Space Research Стрелко О. Г., Пилипчук О. Я., Бердниченко Ю. А. До Strelko О. H., Pylypchuk О. Ya., Berdnychenko Yu. А. п’ятдесятиріччя першого експерименту зі зварю- The fiftieth anniversary of the first space welding вання у космосі ...... 76 experiment ...... 76
Наші автори ...... 85 Our authors ...... 85
На першій сторінці обкладинки — мотор-колесо (див. статтю О. І. Дорожка та ін. на с. 3)
Журнал «Космічна наука і технологія» включено до переліку наукових фахових видань України, в яких публікуються результати дисертаційних робіт на здобуття наукових ступенів доктора і кандидата фізико-математичних та технічних наук
Відповідальний секретар редакції О.В. КЛИМЕНКО Адреса редакції: 01030, Київ-30, вул. Володимирська, 54 тел./факс (044) 526-47-63, ел. пошта: [email protected] Веб-сайт: space-scitechnjournal.org.ua Свідоцтво про реєстрацію КВ № 1232 від 2 лютого 1995 р. Перереєстровано Міністерством юстиції України 21.11.2018 р., Свідоцтво серія КВ № 23700-13540 ПР
Підписано до друку 23.10.2019. Формат 84 108/16. Гарн. Ньютон. Ум. друк. арк. 9,03. Обл.-вид. арк. 9,48. Тираж 101 прим. Зам. № 5772.
Оригінал-макет виготовлено і тираж віддруковано ВД «Академперіодика» НАН України вул. Терещенківська, 4, м. Київ, 01004 Свідоцтво про внесення до Державного реєстру суб’єктів видавничої справи серії ДК № 544 від 27.07.2001 р. Ракетно-космічні комплекси
https://doi.org/10.15407/knit2019.05.003 УДК 629.788 А. И. Бердник, М. Д. Каляпин, Ю. А. Лысенко, Т. К. Бугаенко Государственное предприятие «Конструкторское бюро «Южное» им. М. К. Янгеля», Днипро, Украина МНОГОРАЗОВЫЙ ЛУННЫЙ ЛЭНДЕР
Существенно повысить эффективность космического транспорта позволяет применение многоразовых систем, в особен- ности использующих топливо космического производства, первым источником которого будут полезные ископаемые Луны. Поэтому первоочередным важнейшим звеном будущей инфраструктуры «окололунная орбита — Луна» станет космиче- ская транспортная система, где ключевым элементом будет многоразовый лунный лэндер (МЛЛ), обеспечивающий грузо- и пассажиропоток сообщением «орбита Луны — поверхность Луны» и обратно. В работе приведены сценарии применения МЛЛ для различных этапов его создания, перечислены основные требования для его разработки. Показана конструкция мно- горазового лэндера и состав его основных технических систем. Его двигательная установка будет работать на топливе, производимом на лунной базе из местных ресурсов, а бортовые системы будут оптимизированы для многоразового использо- вания и универсальности применения, в частности в вариантах для доставки грузов и ротации экипажей базы. Приведены основные характеристики и энергетические возможности МЛЛ, состав транспортной системы и лунной инфраструктуры, применяемых совместно с МЛЛ. В статье также приводится предварительный анализ экономической эффективности ис- пользования многоразового лунного лэндера по сравнению с одноразовыми, а также дальнейшие перспективы его применения. Ключевые слова: лунная база, многоразовый лунный лэндер.
ВВЕДЕНИЕ В рамках работ, проводимых на лунной базе, В рамках работ по концептуальному проекту планируется создавать и совершенствовать на лунной промышленно-исследовательской базы, практике необходимые технологии, а также вво- разработанному специалистами Конструктор- дить в строй первые очереди промышленной до- ского бюро «Южное» [1, 3], одной из ключевых бычи внеземных ресурсов, куда кроме топлива задач являлась разработка технологий добычи входят кислород, конструкционные и расходные и использования местных (лунных) ресурсов, в материалы, редкоземельные элементы и другие настоящее время называемых ISRU-технологи- ценные ресурсы, применимые как в космосе, ями. Использование местных ресурсов обеспе- так и на Земле. чит существенное снижение затрат на космиче- Самым востребованным в космосе ресурсом скую деятельность благодаря сокращению мас- будет топливо или рабочее тело ракетных дви- сы запускаемых в космос грузов, что составляет гателей, причем максимально эффективное его львиную долю затрат в космических операциях применение будет реализовано на транспорт- и является основной сдерживающей силой раз- ных участках, наиболее близких к месту про- вития космонавтики за пределы низких около- изводства самого топлива, то есть на перелетах земных орбит. между лунной базой, где топливо производится, и лунной орбитальной платформой — ближай- © А. И. БЕРДНИК, М. Д. КАЛЯПИН, Ю. А. ЛЫСЕНКО, Т. К. БУГАЕНКО, 2019 шем хабе (перевалочном пункте) транспортной
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5: 3—10 3 А. И. Бердник, М. Д. Каляпин, Ю. А. Лысенко, Т. К. Бугаенко
цепочки «Земля — Луна». Таким образом, сфор- ний и основных характеристик МЛЛ. Для расши- мирована цель создания многоразового лунного рения его функциональности и увеличения эф- лэндера как первичного потребителя, для кото- фективности использования рассмотрены также рого организация производства топлива на Луне миссии с доставкой на поверхность Луны пило- будет необходима в первую очередь. тируемой кабины с экипажем и возвращения ее СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ на окололунную орбиту, что может применяться КА — космический аппарат как для ротации экипажей, так и для пилотиру- ЛБ — лунная база емых высадок в неисследованные районы Луны. ЛОП — лунная орбитальная платформа Кроме этого, при оптимизации конструкции МЛЛ — многоразовый лунный лэндер МЛЛ учитывались следующие требования: НИИТ — Научно-исследовательский инсти- компактность, в частности ширина, позво- тут технологий ляющая размещение в обтекателе с наружным ОКБ — окололунный космический буксир диаметром 6.2 м ракеты-носителя сверхтяжелого ПГ — полезный груз класса; РБ — разгонный блок минимальная высота верхней платформы УСМ — универсальный стыковочный механизм с полезным грузом для упрощения погрузоч- ISRU — in-situ resource utilization (использова- но-разгрузочных операций; ние местных ресурсов) максимальная конструктивная простота, предполагающая минимальное количество ком- КОНЦЕПЦИЯ МНОГОРАЗОВОГО понентов, и минимум затрат как при создании ЛУННОГО ЛЭНДЕРА МЛЛ, так и при его производстве и эксплуатации; Исходя из развития транспортного сообщения симметричное размещение топливных ба- с поверхностью Луны, рассмотренного в работе ков и полезного груза для минимизации смеще- [3] на этапах 3—4, для отработки компонентов ния центровки в полете; многоразового лунного лэндера (МЛЛ) и по- минимальная конечная масса МЛЛ за счет вышения его надежности предполагается, что оптимизации силовой конструкции с учетом на этапе до организации топлива на Луне МЛЛ рационального размещения всех компонентов будет проходить этап летных испытаний и на- МЛЛ и оптимального распределения нагрузок чальной эксплуатации, базируясь на лунной ор- на разных режимах полета и посадки. битальной платформе, и дозаправляться от то- Следуя данным требованиям, многоразовый плива, доставляемого с Земли. На данном этапе лунный лэндер выполнен одноступенчатым, может также применяться одноразовая версия при этом запас топлива в его баках обеспечива- лэндера, которая не требует дозаправки и обслу- ет выполнение как целевой транспортной мис- живания и является полностью независимой от сии, так и возвращения аппарата к месту бази- какой-либо дополнительной инфраструктуры. рования — на лунную орбитальную платформу Основной типовой миссией МЛЛ выбрана до- (ЛОП), а впоследствии — на лунную базу (ЛБ), ставка одиночного полезного груза (ПГ) с око- производящую топливо для дозаправок. лолунной орбиты на лунную базу и возвращение Двигатели лэндера работают на жидких кис- лэндера без груза на орбиту, при этом начальная лороде и водороде, получаемых из лунных за- масса аппарата с ПГ на окололунной орбите со- пасов воды методом электролиза, и обеспечи- ставляет 20 т, как и в транспортной системе для вающих высокую эффективность использова- создания лунной базы [1]. Это упростит пере- ния МЛЛ в транспортных миссиях. Как пока- ключение с одноразового лэндера начального зали проведенные расчеты, аппарат способен этапа на многоразовый на дальнейших этапах доставлять на лунную базу ПГ такой же массы, обслуживания и расширения базы. как и одноразовая система начального этапа, Данная транспортная задача является опреде- использующая высококипящие компоненты ляющей для формирования основных требова- топлива.
4 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Многоразовый лунный лэндер
СЦЕНАРИИ ПРИМЕНЕНИЯ корабле (например «Orion»), а герметичная ка- МНОГОРАЗОВОГО ЛУННОГО ЛЭНДЕРА бина для лунных высадок используется много- кратно и базируется на ЛОП. Примечательно, На рис. 1—3 показана последовательность опера- что на данном этапе благодаря базированию на ций при использовании МЛЛ до начала производ- ЛОП, размещаемой на полярной орбите, лэндер ства топлива на Луне. Для первой миссии аппарат может высаживаться практически в любой точке доставляется с Земли на окололунную орбиту, вы- лунного шара (где это позволит рельеф) и воз- полняет посадку на Луну, разгрузку и перелет на вращаться обратно на ЛОП. лунную орбитальную платформу (рис. 1). Для На этапе использования для дозаправки и обеспечения новой миссии с Земли к ЛОП до- подготовки МЛЛ лунных ресурсов его базиро- ставляется очередной груз массой 20 т, включаю- вание переносится на поверхность Луны вблизи щий 8 т груза для доставки на поверхность Луны лунной базы, где имеются посадочная площад- (либо герметичную кабину массой 3.5 т) и 9 т то- ка, а также комплекс дозаправки и предполет- плива для дозаправки МЛЛ (рис. 2). ной проверки лэндера с необходимым оборудо- Лэндер дозаправляется, пристыковывается к ванием. При этом для доставки на поверхность новому блоку доставляемого груза и после про- Луны целевого полезного груза уже не потребу- хождения необходимых тестов начинает новую ется доставлять на окололунную орбиту допол- миссию по доставке на лунную поверхность по- нительные расходуемые грузы (топливо и газы). лезного груза (рис. 3). Цикл (действия, показан- Таким образом, в зависимости от этапа эксплу- ные на рис. 2 и 3) повторяется для каждой после- атации и конфигурации лэндера рассмотрено дующей миссии. шесть основных сценариев применения МЛЛ — Миссии с пилотируемой лунной кабиной вы- три грузовых и три пилотируемых (см. таблицу). полняются аналогичным образом, отличие толь- Приведенная масса полезного груза определена ко в отсутствии разгрузки и способе доставки на основании баллистических расчетов, для ко- целевого груза — экипаж, доставляемый на Луну, торых было разработано отдельное программ- прилетает к ЛОП на отдельном пилотируемом но-математическое обеспечение.
Рис. 1. Первая миссия многоразового лунного лэндера
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 5 А. И. Бердник, М. Д. Каляпин, Ю. А. Лысенко, Т. К. Бугаенко
Рис. 2. Доставка на лунную орбитальную платформу грузов, необходимых для по- вторной миссии многоразового лунного лэндера
Рис. 3. Подготовка многоразового лунного лэндера на лунную орбитальную плат- форму и выполнение повторной миссии
Как видно из таблицы, благодаря высокой кипящих компонентах, поскольку в одноразо- эффективности кислородно-водородных дви- вых миссиях масса груза может быть увеличена гателей даже на начальном этапе МЛЛ будет до 9.6 т (за счет недозаправки ба ков при полете в эффективнее одноразового лэндера на высоко- одну сторону). При реализации миссий с много-
6 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Многоразовый лунный лэндер
разовым лэндером необходимая для повторной При выборе конструкции МЛЛ анализирова- миссии доставка груза на окололунную станцию лись шесть различных вариантов компоновки сокращается до 17 т, поскольку сам лэндер бу- топливных баков, включающих различное ко- дет использоваться повторно. В пилотируемом личество сферических, сфероцилиндрических и варианте с многоразовой кабиной доставка не- тороцилиндрических баков. Оптимизированная обходимых грузов составит только 9 т топлива конструкция МЛЛ включает в себя два сфери- и экипаж, прилетающий отдельной миссией на ческих бака жидкого кислорода и два сфероци- корабле для возврата на Землю, который будет линдрических бака жидкого водорода с симме- ожидать на окололунной станции. Резерв массы тричным расположением. Баки соединены в ПГ (3 или 11 т) может использоваться для доос- общую конструкцию путем установки на сило- нащения ЛОП новыми модулями, оборудовани- вой каркас, в верхней части которого установле- ем, расходными материалами и т. п. но универсальное стыковочное устройство. На данном устройстве могут быть установлены как СОСТАВ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ герметичная кабина для пилотируемых миссий, МНОГОРАЗОВОГО ЛУННОГО ЛЭНДЕРА так и различные варианты грузов, отдельные мо- Облик и основные компоненты системы МЛЛ дули будущей лунной базы либо негерметичные приведены на рис. 4. платформы с оборудованием, в частности для Для двигателей МЛЛ была выбрана относи- развертывания добычи лунного льда и произ- тельно простая и надежная открытая турбона- водства из него топлива. сосная схема работы с восстановительным газо- Снизу на аппарате установлены четыре раскла- генератором. В состав двигательной установки дывающиеся посадочные опоры, оснащенные лэндера входит три маршевых двигателя, но на механическими демпферами многоразового дей- финальном участке посадки используется только ствия. С их помощью можно обеспечить наклон один центральный, с возможностью регулиро- корпуса МЛЛ после посадки на небольшой угол вания тяги в пределах 50…100 %. Данная схема для упрощения разгрузочных операций. В состав обладает повышенной надежностью (возможно многоразового лэндера входят также блоки дви- аварийное продолжение полета при отказе одно- гателей малой тяги, работающие на газообраз- го двигателя), меньшим требуемым уровнем тяги ных компонентах топлива из основных баков. и диапазоном дросселирования для единичного Для обеспечения теплового режима компонен- двигателя, что сокращает затраты на его создание. тов топлива, а также испарения части топлива
Массовые характеристики и энергетические возможности многоразового лунного лэндера для различных сценариев Начальная масса Масса доставляемого Доставляемая на ЛОП Тип лэндера с полной заправкой на Луну полезного масса для повторной баков, т груза, т миссии, т Одноразовый сценарий на ОЛО грузовой 20 8 (9.6*) 20 пилотируемый 15.5 3.5** 15.5 Многоразовый сценарий, базирование на ЛОП грузовой 20 8 17 пилотируемый 15.5 3.5** 9 Многоразовый сценарий, базирование на ЛБ грузовой 6.1 6.1 пилотируемый 15.5 3.5** 0
Примечание: * — в скобках указана масса, доставляемая в случае недозаправки баков; ** — для пилотируемых лэнде- ров в качестве ПГ указана масса пилотируемой кабины с экипажем и попутными грузами. При сокращении данной массы до 3.2 т возможна доставка с ЛОП на ЛБ дополнительного груза массой около 600 кг.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 7 А. И. Бердник, М. Д. Каляпин, Ю. А. Лысенко, Т. К. Бугаенко
Рис. 4. Многоразовый лунный лэндер
для двигателей малой тяги, предполагается ис- Основные характеристики многоразового лунного лэндера пользование бортовой активной криосистемы. Максимальная масса лэндера с ПГ Прототипом такой системы может рассматри- при доставке к ЛОП, т ...... 20 ваться система термостатирования бака с пере- Заправленная масса лэндера без ПГ, т ...... 12 охлажденным жидким кислородом двигательной Конечная масса лэндера, т ...... 3 установки орбитального корабля многоразовой Масса расходуемого в полете топлива, т . . . . 9 космической системы «Энергия — Буран» [2], в Компоненты топлива ...... LOX+LH создании которой принимали участие украин- Максимальная тяга маршевых двигателей, кН 79.43 (3 шт.) ские предприятия, в частности Научно-исследо- Минимальная тяга маршевых двигателей, кН 12.75 (1 шт.) вательский институт технологий «Криогенмаш» Удельный импульс маршевых двигателей, м/с 4315 (г. Одесса). Максимальный диаметр МЛЛ под обтекателем, м ...... 5.35 В состав бортовой авионики входят системы Масса герметичной кабины экипажа, т . . . . . 3.2…3.5 управления, телеметрии, дальней связи, астрона- Вместимость герметичной кабины, чел. . . . . 4 вигации, терморегулирования, приборы системы Полетный ресурс, миссий с возвращением . . .10…20 посадки, и т. д. Система электропитания включа- ет в себя бортовые аккумуляторные батареи и рас- Как видно, максимальная масса аппарата кладываемые солнечные панели. Основная часть с ПГ составляет 20 т, внешний диаметр 5.35 м, конструкции МЛЛ снаружи покрыта экранно-ва- что соответствует возможностям космической куумной теплоизоляцией. На наружной поверх- транспортной системы, разработанной для про- ности МЛЛ также расположены заправочные и екта лунной базы [1]. контрольно-проверочные интерфейсы, радиато- В данную систему входят сверхтяжелая раке- ры, приборы астронавигации и мягкой посадки, та-носитель «Маяк-СТ5», разгонный блок и антенны космической связи и др. окололунный космический буксир, при этом РН В архитектуру построения систем МЛЛ закла- «Маяк-СТ5» обеспечивает выведение сборки дывается принцип модульности и ремонтопри- РБ + ОКБ + МЛЛ на низкую околоземную ор- годности в открытом космосе, что позволит при биту, а РБ и ОКБ — выход на транслунную и целе- необходимости выполнить замену отказавшего вую окололунную орбиты соответственно. В пер- модуля или другой вид ремонта либо с помощью спективе предполагается заменить эти два блока манипулятора, либо с непосредственным участи- одним кислородно-водородным, обеспечиваю- ем экипажа. щим, помимо других задач, доставку на ЛОП то- Ниже приведены основные характеристики плива для дозаправки МЛЛ непосредственно в многоразового лэндера. своих основных баках. Совместно с возможно-
8 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Многоразовый лунный лэндер
стями ЛОП данные компоненты составят единую Сам факт наличия регулярно действующей универсальную транспортную систему, обеспе- транспортной системы на участке «орбита Луны – чивающую транспортные операции лунной базы поверхность Луны» открывает много новых воз- на этапе перехода на производство топлива из можностей по развитию формируемых в настоя- лунных запасов воды. щее время лунного бизнеса и новых рынков, вплоть до космического туризма и создания дол- ПРЕИМУЩЕСТВА МНОГОРАЗОВОГО говременных лунных поселений или частных ЛУННОГО ЛЭНДЕРА лунных баз. Таким образом, использование в составе лунной Благодаря использованию лунной инфра- транспортной системы многоразового лэндера по- структуры, обеспечивающей регулярные пере- зволит существенно сократить затраты на доставку леты МЛЛ топливом и межполетным обслужи- полезного груза на Луну за счет исключения необ- ванием, данная транспортная система способна ходимости изготовления нового лэндера для ка- работать почти автономно, не требуя доставок ждой миссии, а также за счет сокращения общей дополнительной массы грузов для каждого рей- массы запускаемого с Земли груза, необходимого са. Это обеспечивает минимальный уровень за- для доставки каждой тонны груза на Луну. На пер- трат на доступ к поверхности Луны и полностью вом этапе (базирование на ЛОП) применение соответствует концепции возвращения на Луну МЛЛ сокращает массу необходимого для после- для постоянного присутствия [4], сформулиро- дующих миссий груза на 25 % для беспилотных ванной нынешним главой NASA Джимом Бран- рейсов и на 42 % для пилотируемых, что обеспечит денстайном: «Иметь возможность летать туда и существенный экономический эффект с учетом обратно с Луны и приземляться в любом месте высокой стоимости доставки грузов на окололун- на ее поверхности и в любое время». ную орбиту. На втором этапе, при использовании топлива лунного производства, дополнительный ЛИТЕРАТУРА груз для каждой тонны доставляемого с ЛОП на Луну ПГ сокращается практически до нуля, по- 1. Дегтярев А. В., Лысенко Ю. А., Каляпин М. Д., Оси- новый Г. Г. Лунная промышленная база. Ключевые скольку данная операция выполняется на лунном шаги для ее создания. Заново открывая космос: Сб. топливе и с использованием МЛЛ лунного базиро- ст. 15-й Междунар. конф., RISpace-2017 Proceedings. вания, работоспособность которого обеспечивает- 2017. ся только лунной инфраструктурой. 2. Лукашевич В. П. Орбитальный корабль «Буран». Дальнейшие существенные экономические Объединенная двигательная установка (ОДУ). 1998. преимущества могут быть получены за счет до- URL: http://www.buran.ru/htm/odu.htm (дата звер- ставки в хранилище ЛОП лунного топлива (до нення: 05.07.2019). 3. Лысенко Ю. А., Каляпин М. Д., Осиновый Г. Г., Дег- 8 т за один рейс) и его использования для доза- тярев А. В. Концепция лунной промышленно-иссле- правки КА, работающих в окололунном и око- довательской базы. GLEX-2017: Сб. cт. Глобальной лоземном пространстве. Такими КА могут быть конференции по космическим исследованиям. 2017. различные спутники Земли, межорбитальные 4. Grey Hautaluoma Challenging ourselves to create the next буксиры, сервисные космические модули, об- generation of lunar explorers. URL: https://www.nasa.gov/ служивающие геостационарные КА, уборщики feature/challenging-ourselves-to-create-the-next-genera- tion-of-lunar-explorers (Last accessed: 05.07.2019). космического мусора, а в перспективе — круп- нотоннажные межпланетные корабли пилоти- Стаття надійшла до редакції 05.07.2019 руемых экспедиций в пределах всей Солнечной REFERENCES системы. Также планируется доставка различ- ных лунных конструкционных материалов для 1. Degtyarev O. V., Lysenko Y. O., Kaliapin M. D., Osinovyy космического строительства, вплоть до геоста- G. G. (2017). Lunar Industry Base. Stepping Stones for ционарной орбиты, что будет дешевле, чем при- Its Development. Proceedings from 15th Reinventing Space Conference. Glasgow, Scotland. возить их с Земли.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 9 А. И. Бердник, М. Д. Каляпин, Ю. А. Лысенко, Т. К. Бугаенко
2. Lukashevich V. P. (1998). Orbital Ship Buran. Integrated вості БМЛ, склад транспортної системи та місячної Propulsion Sustem. URL: http://www.buran.ru/ htm/ інфраструктури, що використовується спільно з БМЛ. odu.htm (Last accessed: 05.07.2019). Зроблено попередній аналіз економічної ефективності 3. Lysenko Y. O. Kaliapin M. D., Osinovyy G. G., Degtyarev використання багаторазового місячного лендера у порів- O. V. (2017). Lunar Industry and Research Base Concept. нянні з одноразовими, а також подальші перспективи Proceedings from Global Space Exploration Conference його застосування. GLEX-2017, Beijing, China. Ключові слова: місячна база, багаторазовий місячний 4. Grey Hautaluoma Challenging ourselves to create the лендер. next generation of lunar explorers. URL: https://www. nasa.gov/feature/ challenging-ourselves-to-create-the- next-generation-of-lunar-explorers (Last accessed: O. I. Berdnyk, Y. O. Lysenko, 05.07.2019). M. D. Kaliapin, T. K. Buhaienko Received 05.07.2019 Pivdenne (Yuzhnoye) State Design Office named after M. K. Yangel, Dnipro, Ukraine O. I. Бердник, М. Д. Каляпін, REUSABLE LUNAR LANDER Ю. О. Лисенко, Т. К. Бугаєнко Державне підприємство «Конструкторське бюро Application of reusable systems can essentially increase the «Південне ім. М. К. Янгеля», Дніпро, Україна efficiency of space transportation, especially in case of using a space-manufactured propellant, the first source of which will БАГАТОРАЗОВИЙ МІСЯЧНИЙ ЛЕНДЕР be the Moon. Therefore, the top-priority and most important Суттєво збільшити ефективність космічного транспорту chain of future “near-Moon orbit – Moon” infrastructure дозволяє застосування багаторазових систем, особливо will become the space transportation system where the key при використанні палива космічного виробництва, пер- element will be a Reusable Lunar Lander (RLL). It will en- шим джерелом якого будуть корисні копалини Місяця. sure cargo and passenger traffic from lunar orbit to the Moon Тому першочерговим найважливішим елементом май- surface and back. бутньої інфраструктури «навколомісячна орбіта — Мі- The current paper gives scenarios of RLL application for dif- сяць» стане космічна транспортна система, в якій клю- ferent design stages and specifies the main requirements for its човим елементом буде багаторазовий місячний лендер development. The RLL structure is shown, and the composi- (БМЛ), який забезпечує грузо- й пасажиропотік на на- tion of its core technical systems is given. Its propulsion unit прямку «орбіта Місяця — поверхня Місяця» і назад. У will work on propellant produced on the lunar base from in-si- роботі наведено сценарії використання БМЛ для різних tu resources, and the on-board systems are optimized in terms етапів його створення, перелічено головні вимоги для of reusability and universality of application, in particular, in його розробки. Показана конструкція багаторазового cases for delivery of cargo and rotation of lunar base crews. лендера та склад його основних технічних систем. Його The main characteristics and payload capacity of RLL, com- рушійна установка буде працювати на паливі, що виро- position of the transportation system, and lunar infrastructure бляється на місячній базі з місцевих ресурсів, а бортові used together with RLL are given. The paper also shows the системи буде оптимізовано для багаторазового викорис- preliminary analysis of the economic efficiency of using the тання та універсальності застосування, зокрема у варіан- reusable lunar lander in comparison with expendable versions тах для доставки вантажів та ротації екіпажів бази. На- and the prospects of its application. ведено основні характеристики та енергетичні можли- Keywords: lunar base, reusable lunar lander.
10 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Космічні матеріали та технології
https://doi.org/10.15407/knit2019.05.011 УДК 629.7.07/.08 А. И. Дорожко 1, П. Г. Дегтяренко 2, А. Л. Макаров 1, В. О. Сидорук 1, О. М. Венцковский 1 1 Государственное предприятие «Конструкторское бюро «Южное» им. М. К. Янгеля», Днипро, Украина 2 Государственное космическое агентство Украины, Киев, Украина СВЕРХМАНЕВРЕННОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
В настоящее время одной из мировых тенденций развития транспортных средств является создание сверхманевренного транспортного средства. В ходе работ, проводимых в этом направлении, специалистами Государственного предприятия «Конструкторское бюро «Южное» им. М. К. Янгеля» разработано, изготовлено, испытано и запатентовано колесо но- вой конструкции, обладающее повышенной грузоподъемностью и двумя степенями свободы движения качением. На базе колеса новой конструкции разработано, испытано и запатентовано сверхманевренное транспортное средство с тремя степенями свободы движения качением. Управление движением производится электронной системой управления с помо- щью мотор-колес, которые стационарно сориентированы относительно транспортного средства. Отсутствие механи- ческого рулевого управления существенно упростило конструкцию ходовой части. Удельная грузоподъемность транспорт- ного средства 1/10. Наличие пассивных колес позволяет создать требуемую грузоподъемность. Полученные технические характеристики позволяют создать многофункциональное, сверхманевренное транспортное средство, которое может найти широкое применение в различных отраслях промышленности. Ключевые слова: сверхманевренность, мотор-колесо, ходовая часть, грузоподъемность.
Современные темпы технического развития Инженер Бент Илон из города Шеллефтео взял предъявляют новые требования к конструктор- стальное колесо и вместо пневмошины располо- ским разработкам и к технологии проведения ра- жил вдоль обода 8 резиновых бочкообразных ро- бот. Одно из них — необходимость выполнения ликов, закрепив их оси под углом 45° к плоско- работ в местах с ограниченным рабочим про- сти колеса. Такие колеса, имея разную скорость странством. В связи с этим инженерная мысль вращения, создают разницу величин трения передовых стран мира длительное время была на- скольжения роликов на опорной поверхности, правлена на разработку транспортного средства, что создает условия для перемещения транс- которое могло бы перемещаться с грузом по твер- портного средства в любую сторону. дой поверхности в любом направлении, как доска Американский Военно-морской флот приоб- по воде (т. е. по трем степеням свободы). рел патент на колесо Бент Илона. Специалисты Первые попытки решения указанной пробле- ВМФ попытались применить данное техниче- мы были предприняты в 1970-х гг. в Швеции. ское решение в стесненных условиях авианосца, но из-за наличия трения скольжения отказались от его применения и передали его американской © А. И. ДОРОЖКО, П. Г. ДЕГТЯРЕНКО, А. Л. МАКАРОВ, В. О. СИДОРУК, О. М. ВЕНЦКОВСКИЙ, 2019 компании «Эйртракс» (см. рис. 1).
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5: 11—17 11 А. И. Дорожко, П. Г. Дегтяренко, А. Л. Макаров, В. О. Сидорук, О. М. Венцковский
леса были очень энергоемки, и их можно было использовать только на идеально ровной и глад- кой поверхности, спроса на продукцию с такими колесами не было. Другая американская компания «Сегуэй» слегка модернизировала конструкцию колеса компании «Эйртракс» (см. рис. 2) в части сег- ментации бочкообразных роликов. Внешний вид устройства показывает, что конструктивно оно имеет такое же консольное крепление само- го колеса и набор роликов на колесе. Следова- тельно, движение устройства также основано на принципе трения скольжения в комбинации с Рис. 1. Неоколесо компании «Эйртракс» качением роликов. Практическое применение дан- ного устройства ограничивается теми же причина- ми, что и для устройства компании «Эйртракс». Японская компания «Хонда» разработала ко- лесо, указанное на рис. 3, которое имеет две сте- пени свободы движения качением, но их вари- ант не нашел промышленного применения из-за сложности конструкции и ограниченной грузо- подъемности колеса. Оно используется в развле- кательных целях. Немецкая компания «Гольдгофер» и итальян- ская компания СОМЕТТО специализируются на платформах повышенной маневренности с тра- диционными колесами, приведенными на рис. 4 и 5 соответственно. Повышенная маневренность Рис. 2. Колесо компании «Сегуэй» достигается за счет синхронного поворота всех колес в диапазоне 90°. Платформы громоздки, металлоемки, а система управления сложная — многоступенчатая. В связи с этим их применяе- мость существенно ограничена, а спрос обуслов- лен отсутствием приемлемой альтернативы. Для решения задач точного позиционирования при сборке составных частей ракетно-космиче- ской техники в монтажно-испытательных корпу- сах специалистами Государственного предприятия «Конструкторское бюро «Южное» им. М. К. Янге- ля» разработано колесо новой конструкции [1—3], указанное на рис. 6, которое, в отличие от тради- Рис. 3. Колесо компании «Хонда» ционного колеса, может катиться как вдоль пло- скости колеса, так и поперек. Впоследствии такое колесо стало известно как Колесо новой конструкции состоит из роли- неоколесо «Эйртракс». Компания «Эйртракс» ков-катков, расположенных по периметру колеса разработала различные варианты использова- на дисках, а оси роликов расположены в плоско- ния колеса, но в связи с тем, что такие мотор-ко- сти дисков. Диаметр роликов-катков составляет
12 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Сверхманевренное транспортное средство
Рис. 4. Платформа повышенной маневренности фирмы «Гольдгофер»
Рис. 5. Платформа повышенной маневренности фирмы СОМЕТТО
около 30 % диаметра колеса. Транспортное сред- жения, обладающий повышенной грузоподъем- ство с колесом новой конструкции обладает тре- ностью (см. рис. 6). Колеса новой конструкции мя степенями свободы движения в отличие от крепятся к транспортному средству неподвиж- транспортного средства на базе традиционного но, так как им не требуется поворотный ме- колеса. ханизм. Отсутствие консольного поворотного Кроме того, колесо новой конструкции обла- механизма дополнительно увеличивает грузо- дает повышенной грузоподъемностью. Это до- подъемность ходовой части такого транспортно- стигается за счет того, что ось колеса новой кон- го средства. струкции, в отличие от традиционного колеса, Особенность конструкции ходовой части за- устанавливаемого на консольную ось, закрепле- ключается в том, что для управления движением на с двух концов на опорах колеса, и изгибаю- транспортного средства используется парное щий момент, действующий на ось, в восемь раз количество ведущих мотор-колес новой кон- меньше воздействия на консольную ось. струкции, минимум четыре (см. рис. 7). Ведущие У колеса новой конструкции привод закре- мотор-колеса в каждой паре располагаются вза- плен на опоре колеса и соединен с осью колеса. имно перпендикулярно друг к другу. Одна пара Таким образом, мы имеем автономный узел — мотор-колес обеспечивает управляемое движе- мотор-колесо с двумя степенями свободы дви- ние вдоль оси транспортного средства, вторая –
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 13 А. И. Дорожко, П. Г. Дегтяренко, А. Л. Макаров, В. О. Сидорук, О. М. Венцковский
поперек. Такой состав и конструкция транс- портного средства обеспечивают три степени свободы движения качением (вперед — назад, влево — вправо, вращение в обе стороны и дви- жение под любым углом, не изменяя своего по- ложения в пространстве). Колесо новой конструкции совмещает в себе два функциональных колеса. При движении мо- тор-колеса вдоль плоскости колеса ролики-кат- ки выполняют функцию реверсивного движите- ля (первое колесо). При движении в поперечном направлении эти же ролики-катки выполняют функцию пассивного колеса (второе колесо), которое движется в режиме буксировки другим Рис. 6. Мотор-колесо мотор-колесом, расположенным перпендику- лярно этому пассивному колесу. Режим букси- ровки пассивного ролика позволяет прокатить его по любому профилю дороги вслед за коле- сом-движителем. Специалистами Государственного предприятия «Конструкторское бюро «Южное» им. М. К. Янге- ля» разработана конструкция независимой под- вески, указанной на рис. 8, для колеса с двумя степенями свободы движения качением. Незави- симая подвеска должна удовлетворять следую- щим требованиям: выполнять амортизационные функции, сохранять ориентацию и вертикальное положение колеса относительно транспортного средства и держать поперечные нагрузки в диапа- зоне 360°. У транспортного средства с новой конструк- Рис. 7. Схема расположения колес на сверхманевренной цией колес грузоподъемность в основном зави- ходовой части сит не от транспортного средства, а от несущей способности опорной поверхности. Для обеспе- чения требуемого удельного давления на опор- ную поверхность в ходовой части транспортного средства используются дополнительные пассив- ные колеса. Рассмотренное выше транспортное средство обладает тремя техническими характеристика- ми, которых нет ни в одном из известных назем- ных транспортных средств: сверхманевренность (три степени свободы движения качением); удельная сверхгрузоподъемность (более чем в восемь раз превышает грузоподъемность ходо- Рис. 8. Мотор-колесо с независимой подвеской вой части с традиционным колесом);
14 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Сверхманевренное транспортное средство
возможность создавать требуемое удельное давление на опорную поверхность за счет пас- сивных колес, не требующих рулевого управ- ления. На основании функциональных возможно- стей сверхманевренной ходовой части предлага- ются два варианта исполнения сверхманеврен- ного транспортного средства: первый вариант — одна пара колес на балан- сире (см. рис. 9); Рис. 9. Ходовая часть на балансире второй вариант — каждое колесо на незави- симой подвеске (см. рис. 10). Оба варианта конструкции транспортного средства обеспечивают расчетную нагрузку на опорную поверхность всеми колесами. Первый вариант наиболее адаптирован для проведения работ на подготовленной опорной поверхности в цехах, грузовые платформы раци- онально выполнять на балансире, а камерные покрышки роликов-катков малого диаметра за- полнять эластичным материалом. Цеховые грузовые платформы могут переме- щаться мускульной силой или с помощью электро- привода. Кинематика сверхманевренной ходовой части Рис. 10. Ходовая часть на независимых подвесках на балансире отработана в Государственном предприятии «Конструкторское бюро «Южное» им. М. К. Янгеля» на базе погрузчика. При этом использовались вентильные электродвигатели, отличающиеся относительно малым удельным весом на единицу мощности и линейными ха- рактеристиками на всем диапазоне скоростей. Электронные коммутаторы вентильных двига- телей хорошо согласуются с электронной систе- мой управления. Наличие в составе вентильного двигателя датчика скорости и положения ротора дает возможность задавать скорость движения и величину пройденного пути. Эти характеристи- Рис. 11. Луноход ки обеспечивают выполнение точного позицио- нирования транспортного средства на рабочем лес больше четырех, у которых ролики-катки месте, а электронная система управления позво- оснащены пневматическими камерными по- ляет выполнять безграничное количество вари- крышками или эластичными наполнителями. антов движения. Современные грузовые платформы оснаща- Второй вариант может быть использован ются традиционными колесами диаметром для движения по неподготовленным дорогам 1…1.1 м с шириной протектора 250 мм. При ана- или грунтовым дорогам произвольного про- логичном диаметре мотор-колеса новой конструк- филя на транспортном средстве с числом ко- ции ролики-катки будут иметь диаметр 300 мм
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 15 А. И. Дорожко, П. Г. Дегтяренко, А. Л. Макаров, В. О. Сидорук, О. М. Венцковский
с опорной шириной протектора до 200 мм и дли- грузкой изменяет опорную площадь в зависимости ной 383 мм. от глубины просадки в мягкий или сыпучий Покрышка традиционного колеса диаметром грунт. В данном случае расчет проводился исходя 1 м при просадке на твердом грунте на 3.8 см об- из условия: на Земле полезный груз равен 50 кГ, разует опорное пятно площадью S = 250 мм вес транспортного средства равен 50 кГ, общий 380 мм = 95000 мм2. При таких же эластичных вес 100 кГ. На Луне общий вес составит 17 кГ. характеристиках покрышки ролика у колеса новой Исходя из приведенных данных расчет пока- конструкции диаметром 1 м площадь опорного зывает, что при просадке колеса на лунном мягком пятна составит S = 200 мм 383 мм = 76600 мм2, или сыпучем грунте на 25 мм и нагрузкой на одно что соответствует 80.6 % опорного пятна тради- колесо 17/4 = 4.25 кГ, опорная площадь одного ционного колеса. колеса составит 193.7 см2. Удельное давление на Следовательно, ходовая часть на базе колеса опорную поверхность колеса будет 0.022 кГ/см2 новой конструкции может эксплуатироваться (22 Г/см2). как на подготовленной опорной поверхности, Следовательно, сверхманевренное транспорт- так и на твердом грунте. ное средство будет свободно перемещаться на По расчетам опорное пятно колеса новой лунной поверхности, как по сыпучему грунту, так конструкции на мягком грунте составит около и по каменистой поверхности. В случае увеличе- 128800 мм2. Поэтому возможность эксплуатации ния полезного груза можно дополнительно уста- ходовой части с колесами новой конструкции и новить требуемое количество пассивных колес. с пассивными колесами на целине, на мягком В настоящее время в мировой практике такой или сыпучем грунте должна быть проверена во сверхманевренной ходовой части нет, поэтому время ходовых испытаний, поскольку такое ко- Государственное предприятие «Конструктор- лесо используется впервые. ское бюро «Южное» им. М. К. Янгеля» является На основании предварительных расчетов вид- автором и первопроходцем создания такого вида но, что мы можем создать сверхманевренное транспорта, который может найти широкое при- транспортное средство широкой сферы приме- менение не только в ракетно-космической тех- нения, у которого дополнительные пассивные нике, но и в других отраслях промышленности и колеса обеспечат необходимое удельное давле- в сфере развлечений. ние на опорную поверхность, а также необходи- мую проходимость. ЛИТЕРАТУРА В частности, для работы на лунной поверхно- 1. Декларационный патент № UA 69611 A B62D63/02 от сти предлагается транспортное средство нового 09.10.2003 г. Самоходное транспортное средство. поколения (рис. 11), которое сориентировано на 2. Заявка № UA аКу201711017 В60В 19.00. D65G 39/00. лунные условия (сыпучий грунт и каменистая Погрузчик от 10.11.2017 г. 3. Патент № UA 50127 В60В 19.00 от 09.10.2001. Колесо. почва). Предлагаемое сверхманевренное транспорт- Стаття надійшла до редакції 06.08.2019 ное средство для лунной программы имеет плат- REFERENCES форму 1 м2 (для примера), четыре мотор-колеса диаметром 500 мм, у которых по периметру, в 1. Declaration patent № UA 69611 A B62D63/02 от 09.10.2003. Self-propelled vehicle. виде обода, расположены ролики диаметром 150 мм. 2. Application for invention № UA а201711017 В60В 19.00. Каждый ролик имеет сплошной протектор с ко- D65G 39/00 10.11.2017. The loader. ническими шипами, которые увеличивают опор- 3. Patent № UA 50127 В60В 19.00 . 09.10.2001. The wheel. ную площадь колеса. Такая форма обода под на- Received 06.08.2019
16 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Сверхманевренное транспортное средство
О. І. Дорожко 1, П. Г. Дегтяренко 2, Ключові слова: надманевреність, мотор-колесо, ходова О. Л. Макаров 1, В. О. Сидорук 1, О. М. Вінцковський 1 частина, вантажопідйомність. 1 Державне підприємство «Конструкторське бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля», Дніпро, Україна А. I. Dorozhko 1, P. Degtiarenko 2, 2 Державне космічне агентство України, Київ, Україна А. Makarov 1, V. Sydoruk 1, О. Ventskovsky 1 НАДМАНЕВРЕНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ ЗАСІБ 1 Pivdenne (Yuzhnoye) State Design Office named after M. K. Yangel, Dnipro, Ukraine У нинішній час однією із світових напрямків розвитку 2 State Space Agency of Ukraine, Kyiv, Ukraine транспортних засобів є тенденція надання їм надманев- реності. SUPERMANEUVERABLE VEHICLE Під час робіт, які проводяться у цьому напрямку, фахів- цями Державного підприємства «Конструкторське бюро At present, one of the global trends of vehicle development is «Південне» ім. М. К. Янгеля» створено, виготовлено, ви- the creation of a supermaneuverable vehicle. пробувано і запатентовано колесо нової конструкції під- During the works carried out in this direction Yuzhnoye SDO вищеної вантажопідйомності і двома ступенями свободи specialists have developed, manufactured, tested, and patented руху коченням. На базі колеса нової конструкції роз- a new design wheel with increased carrying capacity and two роблено, випробувано і запатентовано надманеврений degrees-of-freedom of rolling motion. A supermaneuverable транспортний засіб з трьома ступенями свободи руху vehicle with three degrees-of-freedom of rolling motion is de- коченням. veloped, tested, and patented based on the new design wheel. Керування рухом здійснюється електронною системою The motion is controlled by an electronic control system us- керування з використанням мотор-коліс, які стаціонар- ing motor-wheels stationary oriented to the vehicle. The ab- но зорієнтовані відносно транспортного засобу. Відсут- sence of a mechanical steering control significantly simplifies ність механічного рульового управління суттєво спро- the design of the undercarriage. The specific carrying capacity щує конструкцію ходової частини. Питома вантажопід- of the vehicle is 1/10. The presence of driven wheels allows йомність транспортного засобу складає 1/10. Наявність you to provide the required carrying capacity. пасивних коліс дозволяє створити необхідну вантажо- The obtained technical characteristics allow creating a multi- підйомність. Одержані технічні характеристики дозво- functional and supermaneuverable vehicle that can be widely лять створити багатофункціональний надманеврений used in various branches of industry. транспортний засіб, який може знайти використання у Keywords: supermaneuverability, motor-wheel, undercarriage, багатьох галузях промисловості. carrying capacity.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 17 https://doi.org/10.15407/knit2019.05.018
УДК 621.373.826 А. В. Кашенкова 1, 2, Н. Є. Калініна 1, Є. О. Джур 1 1 Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, Дніпро, Україна 2 Державне підприємство «Південний машинобудівний завод ім. О. М. Макарова», Дніпро, Україна РОЗРОБКА ПОШАРОВОГО ЛАЗЕРНОГО СПІКАННЯ ПОРОШКОВИХ КОМПОЗИЦІЙ КОНСТРУКЦІЙНИХ СТАЛЕЙ
Впровадження тривимірного друку — важливий етап у розвитку авіабудівної галузі. Адитивне виробництво розгляда- ється як альтернатива фрезеруванню, штампування та литву. Використання 3D-принтерів і об’ємного сканування дозволить полегшити літальний апарат, а отже, скоротити витрати на паливо та матеріали. Нержавіючу сталь використовують у всіх сферах діяльності людини, починаючи від харчової промисловості і закін- чуючи електронікою і точною механікою. Сталь марки AISI 316 використовується у виробництві устаткування для хімічної промисловості, а також для виробництва виробів, що використовуються в агресивних середовищах, таких як, наприклад, морська вода холодних морів. Антикорозійні властивості сталі 316L проявляються завдяки наявності на поверхні металу шару оксиду хрому. Цей захисний шар дуже стійкий, і навіть після механічного або хімічного по- шкодження швидко набуває свого колишнього вигляду, а антикорозійні якості металу залишаються без змін. Розроблено технологічний процес виготовлення заготовок з порошкового сплаву AISI 316L методом селективного лазер- ного спікання. У результаті проведених досліджень отримано зразки, досліджено структуру та механічні властивості сплаву, розроблено технологію термічної обробки заготовок. Запропоновано технологію термічної обробки заготовок, яка включає гомогенізацію при температурі 860 °С, гартування від температури 1050 °С і відпуск при температурі 510 °С, витримка 60 хв, охолодження на повітрі. Доведено, що 3D-друк може бути повноцінною заміною лиття по
виплавлюваних моделях. Отримано високий комплекс механічних властивостей порошкових сплавів: σв = 725 МПа, 2 σ0.2 = 395 МПа, δ5 = 42 % , Ψ = 56 %, KCU = 241 Дж/см . Ключові слова: 3D-друк, конструкційна сталь, лазер, модель, композиція.
Одним з найбільш перспективних напрямків робів на основі різних методів спікання порош- розвитку ракетно-космічної техніки є розробка кових матеріалів. Метод селективного лазерного нових технологій швидкого виробництва виро- спікання, як і пошарове наплавлення, здійсню- бів відповідального призначення [2]. Сутність ється в автоматичному режимі, і є більш швид- подібних технологій полягає у пошаровій побу- ким і економним. дові виробів з порошкового матеріалу на основі У порівнянні з класичними методами, адитив- САD-моделі, тривимірну геометрію якої описа- ний друк знімає виробничі обмеження — можна но у цифровому вигляді за допомогою програм робити високоточні деталі без попередньої під- твердотільного моделювання. На сьогодні існує готовки виробничої лінії, спрощуючи етап про- цілий ряд технологій виробництва готових ви- тотипування [1, 5, 8]. Етапи селективного лазерного спікання (direct © А. В. КАШЕНКОВА, Н. Є. КАЛІНІНА, Є. О. ДЖУР, 2019 metal laser sintering — DMLS). Об’єкт формується
18 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5: 18—24 Розробка пошарового лазерного спікання порошкових композицій конструкційних сталей
з плавкого порошкового матеріалу (пластик, ме- тал) шляхом його плавлення під дією лазерного випромінювання. Порошкоподібний матеріал на- носиться на платформу тонким рівномірним ша- ром (зазвичай спеціальним валиком), після чого лазерне випромінювання формує на поверхні поточний шар об’єкта, що розробляється. Потім платформа опускається на товщину одного шару і на неї знову наноситься порошкоподібний матері- ал. Для зменшення необхідної для спікання енергії температура робочої камери зазвичай підтриму- ється на рівні трохи нижче від точки плавлення робочого матеріалу, а для запобігання окислення процес проходить в безкисневому середовищі. Але в даний час низку принципових питань, що стосуються зв’язку структури і властивостей Рис. 1. Принципова схема роботи принтера SLM 500 HL цих матеріалів, ще не досліджено [3, 4]. Зокре- ма недостатньо вивчено зв’язок мікроструктури матеріалу, яка отримується у процесі спікання, з його фізико-механічними характеристиками. У зв’язку з цим метою роботи є визначення режи- мів лазерного спікання, що забезпечують опти- мальне співвідношення основних характеристик міцності і пластичності сталей, отриманих мето- дами пошарового лазерного спікання. Рис. 2. Схема розподілу шарів у зоні побудови виробу, У даній роботі представлено результати до- мкм сліджень впливу режимів термічної обробки зразків після лазерного спікання зразків не- лення здійснюється двома лазерами потужніс- ржавіючої сталі AISI 316L на фізико-механічні тю 400 або 1000 Вт кожен, мінімальна товщина властивості і структуру. Виготовлення зразків шару, що наноситься, дорівнює 20 мкм. В якості здійснюється послідовно, шар за шаром. Пер- витратних матеріалів можна використовувати ший шар формується на поверхні спеціальної порошки з титану, алюмінію, нікелю, сталі та ін- платформи. Наступні шари — на поверхні по- ших металів і сплавів [6, 7]. переднього. Після спікання кожного шару плат- На відміну від лиття по моделях, що витоплю- форма переміщується за допомогою крокового ються, метод селективного лазерного спікання двигуна. Величина кроку (шару виробу) може є найбільш технологічним. Це досягається за вибиратися від 30 до 100 мкм. Для запобігання рахунок того, що 3D-принтер — це універсаль- окислення і загоряння частинок порошку під час ний агрегат, на виході з нього отримаємо готову процесу виготовлення виробу робоча камера за- деталь, яка потребує лише фінішної механічної повнюється аргоном. Для виготовлення деталі та термічної обробки. Технологія 3D-друку пе- був обраний 3D-принтер типу SLM-500. редбачає отримання деталі «вирощуванням» із SLM Solutions SLM 500 HL — промислова великої кількості шарів, кожен з яких не пере- установка для адитивного виробництва метале- вищує 45 ± 2 мкм, тому отримана деталь має ви- вих виробів методом вибіркового лазерного спі- соку щільність. Це можна пояснити наступним кання (рис. 1). SLM 500 HL має камеру великого чином. Порошок сталі, з якого виготовляють розміру, що дозволяє створювати великогаба- деталь, має дисперсність 42 ± 5 мкм, а глибина ритні моделі розміром 500 280 325 мм. Плав- проплаву шару дорівнює 50 ± 5 мкм (рис. 2).
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 19 А. В. Кашенкова, Н. Є. Калініна, Є. О. Джур
Рис. 3. Схема виникнення дефектів: а — у процесі одиничного кроку фокусу лазера, б — після кристалізації
Тобто, під час друку розплавлення проходить не Механізм спікання шарів, при умові вибору тільки у шарі порошку, але й у зоні попередньо- правильного режиму та фракції порошку, дозво- го шару, і, як наслідок, шари спікаються один з ляє отримувати якісну структуру з 0.01 % мас. пор одним. Висока щільність деталі пояснює відсут- та інших дефектів. Пори, перекоси та інші не- ність таких поширених дефектів, як рихлості та суцільності виникають лише у випадку недотри- усадочні раковини. мання технології спікання. Крім того, якщо за- Мікроструктура та наявність дефектів одер- дати занизьку потужність лазера або крок фокуса жаних виробів в основному залежать від техно- лазера, то у структурі спостерігаються такі дефек- логічних параметрів процесу селективного ла- ти, як шаруватість, пори, непроплави. Механізм зерного спікання. Даний технологічний процес виникнення плівок та пор зображено на рис. 3. характеризується великою кількістю різних тех- нологічних параметрів, та серед них можна виді- МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ лити основні, які справляють найбільший вплив Об’єктом дослідження стала сталь 316L. Область на кінцеву якість структури виробів. Це потуж- застосування сталі 316L широка завдяки її опору ність лазерного джерела, швидкість сканування корозії і окисленню, довговічності, високої міц- лазерного променя і стратегія обробки лазерним ності і пластичності. Вироби зі сталі 316L успішно променем шарів виробу. використовуються не тільки в хімічній, нафтохі-
Таблиця 1. Хімічний склад сплаву 316L
Вміст хімічних елементів, % мас. Сплав СMnSiCrNiMoP S Fe
316L 0.015 1.10 0.54 16.48 10.50 2.15 0.038 0.009 Осн.
Таблиця 2. Механічні властивості сплаву 316L
Механічні властивості №№ зразків Напрямок σв, МПа σ0,.2, МПа δ5, % Ψ, % 1 Вертикально 598 500 54 64.6 2 « 630 509 51 67.9 3 Горизонтально 745 598 42.2 59.6 4 « 731 599 40.9 56.9
20 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Розробка пошарового лазерного спікання порошкових композицій конструкційних сталей
Рис. 4. Структура сплаву 316L: а, б — поперечний переріз, в, г — вздовж площини ви- рощування
мічній, гірничодобувній промисловості, а і у про- Механічні властивості визначалися по ГОСТ довольчому та паперово-целюлозному секторах 1497 на циліндричних зразках. Результати меха- економіки. Особливе значення сталь 316L має для нічних випробувань приведено в табл. 2. хірургії та ювелірного виробництва. З неї виготов- З приведених даних виходить, що механічні ляють медичні інструменти та ювелірні прикраси. властивості зразків №№ 1, 2 та №№ 3, 4 відріз- Даний сплав прекрасно підходить для викорис- няються: зразки № 3 та 4 більш міцні та менш тання там, де необхідний максимальний захист від пластичні, ніж зразки № 1, 2. корозії, наприклад при виготовленні баків для ко- Термічна обробка деталі зі сплаву 316L. Пер- розійних розчинів, архітектурних споруд, що кон- ший режим термообробки — нагрівання при тактують з агресивними середовищами, труб для температурі 940 ± 10 °С, витримка 25 хв, охо- харчової промисловості і багато чого іншого. лодження на повітрі; відпуск при температурі Хімічний склад перевірявся спектральним ме- 510 ± 10 °С, витримка 80 хв, охолодження на по- тодом. Результати аналізу приведені в табл. 1. вітрі (режим I).
Таблиця 3. Механічні властивості сплаву після різних режимів термічної обробки
№ зразка Напрямок вирощування Режим термообробки σв, МПа σ0.2, МПа δ5, % Ψ, %
1 Горизонтально Без т/о 649.0 580.0 35.0 57.0 3« I 711.7 401.1 38.0 53.5 5 « II 725.4 395.5 42.0 56.0 2 Вертикально Без т/о 628.0 455.5 45.2 75.5 4 « I 641.5 360.0 56.0 60.0 6 « II 693.3 355.4 56.0 63.0
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 21 А. В. Кашенкова, Н. Є. Калініна, Є. О. Джур
Рис. 5. Схема режиму термічної обробки
Зразки, оброблені по режиму I, зберегли ви- гляд формування структури, характерний для поздовжнього і поперечного перерізу, але втра- тили «дендритність». Так само виявлено хаотично розташовані, тонкі, звивисті і розгалужені мікро- тріщини довжиною до 0.18 мм Після термічної обробки по режиму II струк- тура у перерізі вздовж і упоперек напрямку по- будови зразків стала практично однаковою, по- мітні рекристалізовані глобулярні зерна. Наявність мікроструктурних тріщин показа- ла, що обрані режими I і II не є оптимальними, тому було прийнято рішення про додаткові до- слідження отриманих зразків. Випробування цих зразків проводилося за методикою, описа- ною вище, але з іншими режимами термооброб- ки. Режими термообробки додаткових зразків (режим IІІ): Рис. 6. Структура сплаву 316L після термічної обробки гомогенізація при температурі 860 °С, ви- тримка 1 год 40 хв, охолодження на повітрі; гартування при температурі 1050 °С, витрим- Другий режим термообробки — нагрівання ка 30 хв, охолодження на повітрі; при температурі 1230 ± 10 °С, витримка 25 хв, відпуск при температурі 510 °С, витримка охолодження на повітрі; відпуск при температу- 60...90 хв, охолодження на повітрі. рі 510 ± 10 °С, витримка 80 хв, охолодження на Після проведення кожного етапу термообробки повітрі (режим II). проводилося мікродослідження шліфів: при пере- Для порівняння приведено механічні власти- гляді мікроструктури після гомогенізації і загарту- вості сплаву без термічної обробки. вання встановлено, що в них зберігся вид форму- Після термічної обробки були проведені ме- вання структури, характерний для поздовжнього і ханічні випробування, результати яких приведе- поперечного напрямку, і більш чітко проявилася ні у табл. 3. кристалічна будова. Тріщин не виявлено. Вид мікроструктури зразків зображено на рис. 4. Отже, рекомендовано саме III режим терміч- Дослідження проводилися на протравлених шлі- ної обробки. фах, виготовлених як уздовж, так і упоперек на- Режим термічної обробки представлено на рис. 5. прямку побудови зразків, за допомогою світлового Структуру сплаву після термічної обробки по- лабораторного мікроскопа. казано на рис. 6.
22 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Розробка пошарового лазерного спікання порошкових композицій конструкційних сталей
ВИСНОВКИ REFERENCES 1. Розроблено технологічний процес виготов- 1. Bagrov V. V., Golovanov I. V., Kuprinov N. L. (1996). Fun- лення заготовок порошкового сплаву AISI 316L damentals of the method of selective laser sintering of metal- polymer powder compositions. Preprint of FIAN-M, No.14. методом селективного лазерного спікання. 2. Boguslaev В. А., Kachan A. Y., Kalinin N. E. (2007). Aero- 2. Запропоновано технологію термічної об- space materials and technologies. Zaporozhye: Motor Sich. робки заготовок, яка включає гомогенізацію при 3. Gryaznov M. Y., Shotin S. V., Chuvildeev V. N. (2012). температурі 860 °С, гартування від температури The effect of mesostructural hardening of 316L steel 1050 °С та відпуск при температурі 510 °С, ви- with layer-by-layer laser fusion. Vestnik of the Nizhny тримка 60 хв, охолодження на повітрі . Novgorod University named after Yu. N. I. Lobachevsky, 5(1), 27—50. 3. В результаті 3D-друку отримано такий 4. Nazarov A. P. (2011). Prospects for rapid prototyping комплекс механічних властивостей сплаву AISI using selective laser sintering / melting method. Vestnik 316L: σв = 725 МПа, σ0.2 = 395 МПа, δ5 = 42 %, MSTU «Stankin», 1(4), 46—52. Ψ = 56 %, KCU = 241 Дж/см2. 5. Smurov I. Y., Movchan I. A., Yadrojtsev I. A., Okun’kova A. A., Ts- 4. В результаті проведених досліджень дове- vetkova E. V., Cherkasova N. Yu. (2011). Additive produc- дено, що 3D-друк може бути повноцінною замі- tion using a laser. Vestnik MSTU «Stankin», 2(4), 144—146. 6. Shishkovsky I. V. (2001). Synthesis of functional products ною лиття за моделями, що витоплюються. from gradient materials by the method of selective laser ЛІТЕРАТУРА sintering. Perspective materials, No. 5, 60—64. 7. Hugh Y. (2001). Rapid Prototyping Course. Version 1.0. 1. Багров В. В., Голованов И. В., Купринов Н. Л. и URL: http: // claymore. Engineer.gvsu.edu/eod/manu- др. Основы метода селективного лазерного спекания fact 302.htm/pgfld-510663 (Last accessed: 19.08.2019). металл-полимерных порошкових композиций. Москва: 8. Zinchenko V. P., Konotop D. I., Sidorenko A. P., Bori- ФИАН-М, 1996, № 14. 19 с. sov V. V. (2011). Information technologies for modeling 2. Богуслаев В. А., Качан А. Я., Калинина Н. Е. и др. the layout of a complex technical object. Information sys- Авиационно-космические материалы и технологии. За- tems, mechanics and control, No. 6, 27—35. порожье, 2007. 383 с. Received 18.06.2018 3. Грязнов М. Ю., Шотин С. В., Чувильдеев В. Н. Эф- фект мезоструктурного упрочнения стали 316L при А. В. Кашенкова 1, 2, Н. Е. Калинина 1, Е. А. Джур 1 послойном лазерном сплавлении. Вестник Нижего- 1 Днипровский национальный университет родского ун-та им. Н. И. Лобачевского. 2012. Вып 5 (1). имени Олеся Гончара, Днипро, Украина С. 3—50. 2 Государственное предприятие 4. Назаров А. П. Перспективы быстрого прототипиро- «Южный машиностроительный завод вания методом селективного лазерного спекания / имени А. М. Макарова», Днипро, Украина плавления. Вестник МГТУ «Станкин». 2011. Т. 1, № 4. С. 46—52. РАЗРАБОТКА ПОСЛОЙНОГО ЛАЗЕРНОГО 5. Смуров И. Ю., Мовчан И. А., Ядройцев И. А., Окунь- СПЕКАНИЯ ПОРОШКОВЫХ КОМПОЗИЦИЙ кова А. А., Цветкова Е. В., Черкасова Н. Ю. Аддитив- КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ ное производство с помощью лазера. Вестник МГТУ Внедрение трехмерной печати — важный этап в разви- «Станкин». 2011. Т. 2, № 4. С. 144—146. тии авиастроительной отрасли. Аддитивное производство 6. Шишковский И. В. Синтезфункциональных изде- рассматривается как альтернатива фрезерованию, штам- лий из градиентных материалов методом селектив- повке и литью. Использование 3D-принтеров и объемно- ного лазерного спекания. Перспективные материалы. го сканирования позволит облегчить летательный аппа- 2001. № 5. С. 60—64. рат, а значит, сократить расходы на топливо и материалы. 7. Hugh Y. (2001). Rapid Prototyping Course. Version Нержавеющую сталь используют во всех сферах деятель- 1.0. URL: http: //claymore. Engineer.gvsu.edu/eod/ ности человека, начиная от пищевой промышленности manufact-302.htm//pgfld-510663 (дата звернення: и заканчивая электроникой и точной механикой. Сталь 19.08.2019). марки AISI 316 используется в производстве оборудова- 8. Zinchenko V. P., Konotop D. I., Sidorenko A. P., Bori- ния для химической промышленности, а также для про- sov V. V. Information technologies for modeling the lay- изводства изделий, используемых в агрессивных средах, out of a complex technical object. Information systems, таких как, например, морская вода холодных морей. mechanics and control. 2011. № 6. P. 27—35. Антикоррозийные свойства стали 316L проявляются Стаття надійшла до редакції 18.06.2018 благодаря наличию на поверхности металла слоя окси-
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 23 А. В. Кашенкова, Н. Є. Калініна, Є. О. Джур
да хрома. Этот защитный слой очень устойчив, и даже ditive production is considered as an alternative to mill- после механического или химического повреждения бы- ing, stamping, and casting. The use of 3D printers and стро приобретает свой прежний вид, а антикоррозийные bulk scanning will lighten the design of an aircraft and качества металла остаются без изменений. thus reduce fuel and material costs. Stainless steel is used Разработан технологический процесс изготовления заго- in all spheres of human activity from the food industry товок из порошкового сплава AISI 316L методом селек- to electronics and precision mechanics. AISI 316 steel is тивного лазерного спекания. В результате проведенных used in the manufacture of equipment for the chemical исследований получены образцы, исследованы структура industry as well as for the manufacture of products used in и механические свойства сплава, разработана технология aggressive environments, such as, for example, seawater термической обработки заготовок. Предложена техноло- in cold seas. гия термической обработки заготовок, которая включа- The anticorrosion properties of 316L steel are manifested due ет гомогенизацию при температуре 860 °С, закалки от to the presence of a layer of chromium oxide on the metal температуры 1050 °С и отпуск при температуре 510 °С, surface. This protective layer is very stable, and even after выдержка 60 мин, охлаждение на воздухе. Доказано, что mechanical or chemical damage, it quickly takes its former 3D-печать может быть полноценной заменой литья по form, and the anticorrosive properties of the metal remain un- выплавляемым моделям. Получен высокий комплекс ме- changed. ханических свойств порошковых сплавов: σв = 725 МПа, The technological process has been developed for the 2 σ0.2 = 395 МПа, δ5 = 42 %, Ψ = 56 %, KCU = 241 Дж / см . manufacture of billets from AISI 316L powder alloy by se- Ключевые слова: 3D-печать, конструкционная сталь, ла- lective laser sintering. The workpiece heat treatment зер, модель, композиция. technology is proposed, which includes homogenization at 860 °C, tempering from 1050 °C, and tempering at 510 °C AA. V. Kashenkova 1,2, N. Ye. Kalininа 1, Ye. О. Dzhur 1 for 60 min, cooling in air. As a result, specimens were ob- 1 Oles Honchar Dnipro National University, tained, the structure and mechanical properties of the Dnipro, Ukraine alloy were investigated, and the technology of thermal 2 SE «PA Yuzhny Machine-Building Plant processing of billets was developed. It has been proven named after A. Makarov», Dnipro, Ukraine that 3D-printing can be a full replacement of investment casting. A high set of mechanical properties of powder al- DEVELOPMENT OF SELECTIVE LASER loys has been obtained: σv = 725 MPa, δ5 = 42 %, Ψ = 56 %, SINTERING OF POWDER COMPOSITIONS KCU = 241 J/cm2. OF CONSTRUCTIONAL STEELS Three-dimensional printing implementation is an impor- Keywords: 3D-printing, construction steel, laser, model, com- tant stage in the progress of the aircraft industry. The ad- position.
24 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономія і астрофізика
https://doi.org/10.15407/knit2019.05.025 УДК: 523.3 А. П. Відьмаченко 1,2, Л. В. Казанцева 3, О. В. Мороженко 1, В. Я. Чолій 1,4, П. В. Неводовський 1 1 Головна астрономічна обсерваторія Національної академії наук України, Київ, Українa 2 Національний університет біоресурсів і природокористування України, Київ, Українa 3 Астрономічна обсерваторія Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Київ, Українa 4 Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Українa АСТРОНОМІЧНІ СПОСТЕРЕЖЕННЯ ТА МОНІТОРИНГОВІ ДОСЛІДЖЕННЯ ЗЕМЛІ З ПОВЕРХНІ ЧИ З ОРБІТИ МІСЯЦЯ І ЇХНІЙ НАЗЕМНИЙ СУПРОВІД
Сучасний стан розвитку космічної галузі у передових країнах світу підійшов упритул до створення на Місяці постійної бази. Такий дороговартісний проект має передбачати максимальну економічну віддачу і використання корисного наукового завантаження для широкого кола досліджень у різних галузях науки. До наукових місячних програм мають бути включені питання, які неможливо вирішити наземними методами. У роботі подається історична довідка про дослідження Місяця, коротка хронологія таких дослід- жень і перелік задач, які можна розв’язувати на місячній базі. Розглянуто особливості мінералогічного картування поверхневого шару, можливість використання місячної бази для астрономічних спостережень, проекти розташування обсерваторій на поверхні Місяця, об’єкти для спостережень з місячної поверхні, запропоновано методи таких досліджень. Деякі з досліджень можна буде виконувати, використовуючи спеціальну апаратуру, установлену на запропонованій Державним конструкторським бюро «Пів- денне» для розгортання на Місяці промислово-дослідницькій базі. Однією із задач є дослідження лібрації Місяця за спостережен- нями добових і річних треків зір шляхом їхнього порівняння із теоретичними моделями внутрішньої будови нашого супутника. З місячної бази також пропонується провадити фотометричні, спектральні і спетрополяриметричні дослідження Землі. Ключові слова: Місяць, селенологія, астрономічні спостереження, історія астрономії та космонавтики, місячна база, фізична лібрація Місяця, спостереження з місячної поверхні.
ВСТУП масштабна китайська програма дослідження Мі- сяця (Chinese Lunar Exploration Program, CLEP), 2019 рік розпочався зі знакової події — вперше в в рамках якої було здійснено цей проект, бере історії людства науковці отримали змогу дослі- початок з 1998 р. і перейшла вже на другий етап джувати зворотний бік Місяця безпосередньо на наукових досліджень. У попередньому підготов- його поверхні. 3 січня спускний апарат косміч- чому періоді програми відпрацьовувались задачі ного зонда «Чан’е-4» здійснив м’яку посадку в виведення космічного апарата на селеноцент- районі кратера Карман, діаметром 180 км у Ба- ричну орбіту та побудови тривимірної мапи мі- сейні Південний полюс — Ейткен. Сам модуль і сячної поверхні для вибору місць посадки. Дру- ровер-місяцехід «Юйту-2» оснащено науковим гий етап передбачає здійснення доставки облад- обладнанням, розробленим фахівцями Швеції, нання у задані райони поверхні Місяця та дослі- Німеччини, Нідерландів та Саудівської Аравії. А дження фізичних умов у цих місцях і грунту на глибині до 100 м. У подальших планах місії — до- © А. П. ВІДЬМАЧЕНКО, Л. В. КАЗАНЦЕВА, ставка на Землю та дослідження місячного грун- О. В. МОРОЖЕНКО, В. Я. ЧОЛІЙ, П. В. НЕВОДОВСЬКИЙ, 2019 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5: 25—75 25 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
ту, вибір найбільш оптимального місця для бу- Земля. Тому речовина протопланетної хмари по- дівництво дослідної станції на місячній поверхні винна була розділитися з концентрацією важких і розгортання самої станції [126, 185, 223, 227]. елементів до Землі. У зв’язку з цим виникло при- Ідея створення наукової бази на Місяці має пущення, що першою спочатку сформувалася довгу історію і багато різноманітних міжнарод- Земля, оточена могутньою атмосферою, збага- них та національних ідей її здійснення. Такий ченою відносно леткими силікатами; при на- дороговартісний проект передбачає максималь- ступному охолодженні речовина цієї атмосфери ну корисну віддачу та комплексне наукове на- сконденсувалася в кільце планетезималей, з вантаження для широкого кола досліджень у різ- яких і утворився Місяць. Остання гіпотеза на су- них галузях науки [41]. До короткочасних або часному рівні знань є найкращою. тривалих наукових місячних програм мають бути Зараз небо над Місяцем завжди чорне, оскіль- включені аргументовані проблемні питання, які ки повітря там відсутнє. Із Землі спостерігається неможливо вирішити наземними методами. тільки видима частина супутника. Місяць обер- тається навколо Землі по еліпсу; біля перигею МІСЯЦЬ — СУПУТНИК ЗЕМЛІ. він рухається швидше, а біля апогею — повільні- ІСТОРИЧНА ДОВІДКА ше; але навколо осі Місяць обертається прак- Походження Місяця остаточно не з’ясовано. тично рівномірно. Внаслідок цього виникає Найбільш розробленими є три гіпотези. Напри- лібрація по довготі, і можлива найбільша її вели- кінці 19 ст. Дж. Дарвін висунув гіпотезу, відпо- чина становить 7°54 [50—52]. Завдяки лібрації відно до якої Місяць і Земля спочатку складали ми маємо можливість спостерігати із Землі, крім одну загальну масу, швидкість обертання якої видимого боку Місяця, ще й вузькі смужки тери- збільшувалася у міру її остигання і стискування; торії зворотного його боку. Тому із Землі можна у результаті ця маса розірвалася на дві частини: побачити до 59 % місячної поверхні. Місяць ру- більшу — Землю та меншу — Місяць. Ця гіпотеза хається по орбіті навколо Землі із середньою пояснює малу щільність Місяця, утвореного із швидкістю 1.02 км/с. Велика піввісь його орбіти зовнішніх шарів первісної маси. Однак вона сти- (між центрами Землі й Місяця) складає 384400 км. кається із серйозними запереченнями з огляду Внаслідок еліптичності орбіти і збурень відстань на механізм подібного процесу. Крім того, між до супутника змінюється від 356400 до 406800 км. породами земної оболонки і місячних порід є іс- Період обертання Місяця навколо Землі (сиде- тотні геохімічні розходження. Зміна поглядів на ричний, зоряний) дорівнює 27.32166 доби, але минуле Землі і критика гіпотези Дарвіна В. М. Ло- підданий невеликим коливанням і дуже малій дочниковим змусили вчених шукати інші шляхи віковій зміні. утворення Місяця. Гіпотеза захоплення, роз- Проте еліптичний рух — це лише грубе набли- роблена німецьким ученим К. Вейцзеккером, ження, і на нього накладаються багато збурень, шведом — Х. Альфвеном і американцем Г. Юрі, обумовлених притягуванням Сонця, планет і передбачає, що Місяць спочатку був малою пла- сплюснутістю Землі. У 20 ст. користувалися тео- нетою, яка при проходженні поблизу Землі вна- рією американського математика Дж. Хілла, на слідок впливу тяжіння останньої, перетворилася основі якої в 1919 р. американський астроном на її супутник. Імовірність такої події дуже мала, Е. Браун розрахував математичні ряди і склав та- і, крім того, у цьому випадку варто було б очіку- блиці, що містять широту, довготу і паралакс Мі- вати більшого розходження властивостей зем- сяця; аргументом є час. Площина орбіти супут- них і місячних порід. Відповідно до третьої гіпо- ника нахилена до екліптики під кутом 5°843 тези, яка розроблялася О. Ю. Шмідтом і його з невеликими відхиленнями. Точки перетину ор- послідовниками в середині 20 ст., Місяць і Земля біти з екліптикою називаються висхідним і спад- утворилися одночасно шляхом об’єднання й ним вузлами; вони мають нерівномірний зворот- ущільнення великого рою дрібних частинок. ний рух і здійснюють повний оборот по екліптиці Але Місяць у цілому має меншу щільність, ніж за 6794 доби (близько 18 років). Місяць оберта-
26 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
ється навколо осі, нахиленої до площини екліп- центра можуть відбуватися обвалення схилів кра- тики під кутом 88°28, з періодом, що дорівнює терів. Падіння на Місяць чотирьох місячних мо- сидеричному місяцю. Унаслідок цього він за- дулів кораблів «Аполлон» і п’яти останніх ступе- вжди обернений до Землі одним і тим же боком. нів місячної ракети-носія «Сатурн-V» показали, Такий збіг періодів осьового й орбітального обер- що материкова кора охоплює весь Місяць, не тання викликаний тертям припливів, які Земля розділяючись на окремі «континенти», і лише в здійснює в оболонках Місяця. деяких місцях вона трохи тоншає та перекрива- Форма Місяця близька до кулі з радіусом 1737 км. ється базальтовими покривами. Під корою до Детальне визначення фігури Місяця утруднене глибини 800 км лежить мантія, в якій, починаючи тим, що на Місяці немає явно вираженої рівне- з глибини 100 км, з’являються ознаки слабкої су- вої поверхні, щодо якої можна було б визначати часної активності, що проявляються місяцетря- висоти і глибини; крім того, оскільки Місяць сіннями. Припускають, що Місяць має ядро роз- обернений до Землі одним боком, то вимірюва- міром приблизно 0.2 радіуса Місяця. Швидкість ти із Землі радіуси-вектори точок поверхні види- поздовжніх хвиль там також різко зменшується, мої півкулі Місяця (крім точок на самому краї як і для Землі. місячного диска) можна лише на основі слабко- Поверхня Місяця досить темна, її середнє го стереоскопічного ефекту, зумовленого лібра- альбедо дорівнює 0.073 [144]. У залежності від цією. Якраз вивчення лібрації дозволило оціни- фази кількість світла зменшується набагато ти різницю головних півосей еліпсоїда Місяця. швидше, ніж площа освітленої частини супутни- Полярна вісь виявилася на 700 м меншою за ек- ка. Тому коли Місяць знаходиться у чверті, і ми ваторіальну, спрямовану у бік Землі, і також бачимо половину його диска світлою, то він по- меншою на 400 м від екваторіальної осі, перпен- силає нам не 50 %, а лише 8 % світла від повного дикулярної до напрямку на Землю. Таким чи- Місяця. Показник кольору відбитого місячного ном, Місяць під впливом припливних сил трохи світла дорівнює +1.2, тобто він помітно червоні- витягнутий у бік Землі. Маса Місяця найточні- ший від сонячного. Не будучи захищеною ат- ше визначається із спостережень його штучних мосферою, поверхня Місяця нагрівається вдень супутників і дорівнює 7.35.1022 кг. Середня щіль- до +130 °С, а вночі остигає до –170 °C. Як показа- ність Місяця 3.34 г/см3. Майже всі зареєстровані ли радіоспостереження, ці коливання темпера- сейсмометрами за вісім років спостережень мі- тури проникають усередину лише на кілька де- сяцетрясіння відбулися на видимому боці Міся- циметрів унаслідок надзвичайно слабкої тепло- ця. На зворотному боці зареєстровано відомо провідності поверхневих шарів. Місячні моря, всього п’ять епіцентрів місяцетрясінь, тоді як на що займають близько 40 % видимої поверхні, — видимому боці їх кілька десятків. це рівнинні низини, пересічені тріщинами і не- Подібна асиметрія спостерігається і в розподілі високими звивистими валами; великих кратерів по поверхні Місяця основних типів рельєфу: мо- на морях порівняно мало. Багато морів оточені рів і материків. Практично всі темні ділянки — концентричними кільцевими хребтами. Інша, місячні моря — лежать тільки на видимому боці і світліша поверхня покрита численними крате- складаються з темних базальтових лав. Світлі ді- рами, кільцеподібними хребтами, борознами лянки — материки — займають дві третини ви- тощо. Кратери, менші за 15...20 км мають просту димого боку Місяця, а моря вкраплені в нього чашоподібну форму; більші кратери (до 200 км) окремими невеликими за площею ділянками. Мі- складаються з округлого валу з крутими вну- сячний материк старіший, ніж море, і сформував- трішніми схилами, мають порівняно плоске дно, ся приблизно 4.5 млрд років тому, а 3 млрд років більш заглиблене від навколишньої місцевості, тому найнижчі його ділянки були затоплені ба- часто з центральною гіркою. Кратери на місяч- зальтами, що вилилися з надр. Слабке загасання ній поверхні мають різний вік: від древніх, ледь сейсмічних хвиль може призводити до того, що помітних, сильно перероблених утворень, до на просторих площах і великих відстанях від епі- дуже чітких в обрисах молодих кратерів, іноді
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 27 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
оточених світлими «променями». При цьому мо- джерелом будівельних матеріалів. Внаслідок лоді кратери часто перекривають древніші. Ці та впливу сонячного вітру реголіт насичений ней- інші залежності дозволяють установити послі- тральними газами. Серед уламків реголіту зна- довність виникнення різних структур на місяч- йдені частки метеоритної речовини. За допомо- ній поверхні. гою радіоізотопів було встановлено, що деякі Абсолютний вік місячних утворень відомий уламки на поверхні реголіту перебувають на од- поки лише в кількох точках. Проте, використову- ному місці десятки і сотні мільйонів років. Серед ючи деякі непрямі методи, можна встановити, що доставлених на Землю зразків зустрічаються по- вік наймолодших великих кратерів складає де- роди двох типів: вулканічні (лави) і породи, що сятки-сотні мільйонів років; а основна маса вели- виникли за рахунок роздроблення і розплавлю- ких кратерів виникла 3—4 млрд років тому. Роз- вання місячних утворень при падіннях метеори- рахунки термічної історії Місяця показують, що тів. Основна маса вулканічних порід подібна до незабаром після його утворення надра були розі- земних базальтів [148]. Очевидно, з таких порід гріті радіоактивним теплом і значною мірою роз- складаються місячні моря. плавлені, що призвело до інтенсивного вулканіз- Таким чином, зразки ґрунту та гірських порід му на поверхні. У результаті утворилися гігантські Місяця досить чітко розділяються на дві великі лавові поля і деяка кількість вулканічних крате- групи — морську й материкову. Морські породи рів, а також численні тріщини, уступи тощо. складаються із залізистих базальтів, як ті, що На поверхню Місяця на ранніх етапах випада- утворюють дно океанів на Землі. Материкові по- ла величезна кількість метеоритів і астероїдів – роди складаються з матеріалу, збагаченого спо- залишків протопланетної хмари, при вибухах луками алюмінію, кальцію й магнію, роздробле- яких виникали кратери – від мікроскопічних лу- ного метеоритними ударами і зцементованого в нок до кільцевих структур поперечником у бага- єдину масу. Тобто, вони є результатом ударно- то десятків, а можливо сотень кілометрів. Через вибухової переробки древньої місячної кори на відсутність атмосфери і гідросфери значна час- ранніх етапах її геологічного розвитку і не мають тина цих кратерів збереглася до наших днів. Про аналогів серед земних порід. Вивчення зразків з залишковий вулканізм свідчать витікання вугле- різних, досить віддалених один від одного райо- цевих газів у місячних кратерах, спектрограми нів, дозволило виявити ряд важливих геохіміч- яких були вперше отримані Н. А. Козирєвим. них особливостей, що різко відрізняють їх як від На видимій стороні Місяця кількість кратерів, земних, так і від метеоритних порід [146]. На- діаметр яких більшій за 1 км, близько 300000. самперед це відсутність у місячних зразках води Розміри кратерів становлять від сотень кіломе- та інших летких компонентів (вуглекислоти, лу- трів до сантиметрів. Біля наймолодших кратерів гів). Тому на Місяці у десятки, а то й у сотні разів можна бачити променеві системи — світлі смуги, менше різновидів мінералів, ніж на Землі; прак- які розходяться у всі боки. Ці промені можуть тично відсутні мінерали, що містять воду, а та- бути вторинними утвореннями, породженими кож сильно окислені елементи, оскільки вміст осколками метеорита, які утворилися під час ви- кисню у місячних магмах був дуже низьким буху основного центрального тіла. Постійне [201—203]. бомбардування Місяця маленькими метеорита- ми є причиною того, що вся його поверхня, до ХРОНОЛОГІЯ КОСМІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ МІСЯЦЯ 9...12 м углиб, покрита шаром дрібної роздроб- До моменту подолання земного тяжіння і почат- леної спеченої речовини, що утворили злежану ку космічної ери в історії людства лунали лише губчату масу. Цей тонкий шар місячної поверхні окремі точки зору про те, що саме варто було б називають реголітом. Реголіт є хорошим термо- спостерігати астрономам за межами земної ат- ізоляційним матеріалом. Астронавти привезли мосфери, і зокрема з поверхні Місяця, і які умо- на Землю близько 385 кг місячних каменів. Бага- ви будуть супроводжувати ці спостереження. Так ті запаси заліза, алюмінію і кремнію є непоганим Ю. Кондратюк у 1929 р. вже передбачав необхід-
28 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
ність створення місячної бази [7]. Невдовзі після 2003 р.) серед іншого виконав колірну зйомку з ви- запуску першого штучного супутника Землі ін- соким розділенням поверхні Місяця у слабо терес до позаатмосферних спостережень різко освітлених ділянках, провів спектральні дослі- зріс. Запуск автоматичної міжпланетної станції дження місячної поверхні для картографування (АМС) «Луна-1» до Місяця 2 січня 1959 р. та мінерального розподілу та пошуків відкладень розширення знань про місячні характеристики льоду і твердої вуглекислоти [113]. Космічний стали змінювати коло наукових напрямків мі- апарат «Кагуя Селена» (Kaguya SELENE, 2007 р.) сячних досліджень. «Луна-3» (4 жовтня 1959 р.) виконав роботи для створення топографічної виконала обліт навколо Місяця та фотографу- карти всієї поверхні з розділенням близько 15 км вання його поверхні на оберненому від Землі та карти розподілу сили тяжіння на зворотному боці протяжністю приблизно 110° за довготою з боці Місяця [148]. Космічний апарат «Чан’е-1» відстані від 65.2 до 68.4 тис. км. Американська (Chang’e-1, 2007 р.), що розпочав програму дослі- космічна програма «Піонер» (1959—1960 рр.) джень Місяцю Китаєм, виконав за допомогою включала у дослідження радіаційну обстановку мікрохвильового випромінювання оцінки гли- навколо Місяця [9]. бинного розподілу елементів на Місяці, та вивчав Пілотована програма «Аполлон» (Apollo pro- «хвостові» ділянки магнітосфери Землі та плазми gram, NASA, 1961—1972 рр.) вивчала, перш за все, сонячного вітру і їхній вплив на Місяць [186]. Ін- умови перебування людини на Місяці. У 1972 р. дійський КА «Чандраян-1» (Chandrayaan-1, 2008 р.) під час місії «Аполлон-16» на поверхню Місяця мав орбітальний модуль і ударний зонд, завдяки було доставлено камеру далекого ультрафіолету спрямованому падінню якого вдалось проаналі- та спектрограф, які стали фактично першим зувати глибші шари місячного ґрунту [34]. Спіль- астрономічним вимірювальним устаткуванням ний запуск космічного зонда «Місячний орбі- [220]. Космічні апарати (КА) серії «Рейнджер» тальний розвідник» (LBO, Lunar Recon-naissance (Ranger, 1961—1965 рр.) доставили на Місяць сей- Orbiter, 2009 р.) та КА для спостереження і зонду- смометри, і у процесі експерименту зіткнення вання місячних кратерів LCROSS (Lunar Crater провели перші оцінки внутрішньої будови Міся- Observation and Sensing Satellite, 2009 р.) був при- ця за допомогою вивчення проходження сейсміч- значений для оцінки небезпечного впливу кос- них хвиль. Космічний апарат серії «Лунар Орбі- мічних променів і сонячної радіації на біологічні тер» (Lunar Orbiter, 1966—1967 рр.) дозволили ви- об’єкти, змін теплового випромінювання протя- явити місячні гравітаційні аномалії – маскони. гом доби у межах місячної поверхні і пошуків під- КА «Сервейєр» (Surveyor, 1966—1968 рр.), осна- поверхневої криги [109]. Зокрема були виявлені щені хімічними аналізаторами, детально вивчали поклади водяного льоду, масова частка якого ста- елементний склад місячної поверхні [188]. Кос- новить 5—10 % речовини, що утворює стіни кра- мічний апарат «Луна-16» (17 вересня 1970 р.) до- тера Шеклтона [55]. Ці КА накопичили інформа- ставив на Землю перші зразки місячного ґрунту. цію для складання докладних тривимірних карт Космічний апарат «Клементина» (Clementine, місячної поверхні і підбирали відповідні до цього 1994 р.) підтвердив наукові припущення про на- місця для майбутніх місячних баз [31, 54]. Одно- явність на Місяці води у приполярних областях типні космічні зонди GRAIL-А та GRAIL-В [158]. Космічний апарат «Лунар Проспектор» (Gravity Recovery And Interior Laboratory, 2011 р.) (Lunar Prospector, 1998 р.) поточнила ймовірний були виведені одночасно на орбіту навколо Міся- обсяг льоду на північному полюсі Місяця, оціни- ця і мали основним завданням вивчення гравіта- ла його вміст в ґрунті. За результатами вимірю- ційного поля та внутрішньої будови Місяця [231]. вань створено модель гравітаційного поля Місяця Космічний апарат LADEE (Lunar Atmosphere and з гармоніками до 100-го порядку, що дало можли- Dust Environment Explorer, 2013 р.) визначив за- вість точних розрахунків орбіт штучних супутни- гальну щільність, склад та мінливість слабкої мі- ків Місяця [116]. Космічний апарат «Смарт-1» сячної приповерхневої атмосфери, оцінив розмі- (Small Missions for Advanced Research in Technology, ри, заряди та просторовий розподіл частинок
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 29 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
пилу на орбіті, дослідив фактори, які впливають лескопами вона має ще й ту перевагу, що є ста- на стан місячної атмосфери та на можливість більною платформою. проведення астрономічних спостережень з місяч- Уже протягом багатьох десятиліть розв’язання ної поверхні. А КА «Чан’е-3» (2013 р.) виконав багатьох народногосподарських задач [152, 153, зондування рельєфу та геологічної будови Міся- 155, 180] вимагає достовірних даних про сонячну ця, здійснив м’яку посадку і вперше доставив на активність, а також про напрямки та швидкості його поверхню телескоп для досліджень близько- переміщення великомасштабних хмарових утво- го ультрафіолетового випромінювання та спосте- рень. В останні роки до традиційних добавились режень земної іоносфери. ще й проблеми зміни потужності озонового шару та кліматичних умов у глобальних масшта- ЗАДАЧІ, ЯКІ МОЖНА бах, для вивчення причин яких необхідні комп- РОЗВ’ЯЗУВАТИ З МІСЯЧНОЇ БАЗИ лексні дослідження Землі як точкового об’єкту. Після місій КА «Аполлон-17» та КА «Луна-24» Тому саме з місячної бази може здійснюватися на багато років настала перерва в запусках до моніторинг сонячної активності та комплексні Місяця космічних апаратів, а також різко зни- дослідження Землі як точки для визначення гло- зився інтерес астрономів до наземних спостере- бальних змін температурного режиму, газової жень. Натомість в середині 1980-х років активі- складової та стратосферного аерозолю. Таким зувались роботи з розробки проектів побудови чином, виходячи з актуальності і надзвичайно баз на Місяці. Так, в 1984 та 1988 рр. були про- великого народногосподарського значення про- ведені перші два Міжнародні симпозіуми з про- блем глобальних змін клімату і потужності озо- блем місячної бази та діяльності в космосі у 21- носфери Землі, першочерговим вважаємо необ- му ст., матеріали яких були широко оприлюдне- хідність проведення дистанційного моніторингу ні у відповідних виданнях. Про масштабність [138, 139, 142—144, 147, 207]: цих форумів говорить хоча б те, що у другому 1) спектральної відбивної здатності інтеграль- Симпозіумі взяли участь понад 500 фахівців, які ного диска Землі в інтервалі довжин хвиль зробили близько 300 доповідей. Тематика цих 200...1500 нм; форумів охоплювала максимально широкі про- 2) кількості випромінюваної земною поверх- блеми, які можуть виникнути як при створенні нею теплової енергії в діапазоні довжин хвиль місячних баз та їхньому функціонуванні, так і ті, 3...40 мкм; що стосуються життєдіяльності людини на цих 3) поляризаційних властивостей земної кулі в базах, а також постановка наукових і господар- далекому УФ-діапазоні довжин хвиль. ських питань. Наведемо перелік можливих астро- Аналіз цих даних дозволить відповісти на пи- фізичних і фізичних досліджень з місячних баз. тання про механізми спостережуваних зараз При наземних спостереженнях деструктивну ефектів глобального потепління і зменшення роль відіграє земна атмосфера. Крім обмеження концентрації стратосферного озону. спектрального діапазону, вона обмежує ще й Ці експерименти найоптимальніше можуть можливості досягнення високої точності фото- бути вирішені спостереженнями з поверхні Мі- метричних спостережень, а також високої про- сяця. Хоча цю проблему можна розв’язати і за сторової роздільної здатності. Якщо перше зу- допомогою орбітального навколомісячного апа- мовлене, головним чином, нестабільністю оптич- рата та апарата, виведеного в одну з лагранжевих них властивостей атмосфери, то друге — турбу- точок супутника. Враховуючи вищенаведене, зро- лентним тремтінням зображення. Для того щоб зуміло, що для України дуже важливим є відпра- уникнути деструктивного впливу земної атмос- цювання самої методики запуску до Місяця фери, протягом багатьох років виводяться на штучного супутника та методики наземного су- земну орбіту оптичні телескопи різних розмірів. проводження цієї космічної місії. Тому місячна база з успіхом може замінити орбі- Дивлячись на перелік наукової апаратури, тальні обсерваторії, але перед орбітальними те- якою оснащувалися запущені до Місяця косміч-
30 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
ні апарати, можна зробити висновок, що Украї- проводу як українських, так і міжнародних кос- на повинна поставити за мету розв’язання таких мічних місій до Місяця. важливих задач, де ми маємо певний досвід та Серед багатьох астрономічних задач, які про- досвід у виготовленні відповідної наукової апа- понуються національними та міжнародними ратури [124, 170, 172, 186, 198—200, 204—211, проектами, є визначення параметрів фізичної лі- 209—222]. брації Місяця, знання яких дозволить побудувати 1. Оскільки актуальною проблемою у вивчені точну теорію фізичної лібрації та сприятиме ство- Місяця є мінералогічне картування її поверхні, ренню моделі внутрішньої будови Місяця. то ми пропонуємо експеримент поляризаційно- У процесі підготовки проекту «Укрселена» го картування поверхні Місяця на довжині хвилі (створення українського полярного супутника 240—290 нм у межах фазових кутів 80—120°. Цей Місяця для комплексних досліджень його по- експеримент можна здійснити з орбітальної стійно затінених приполюсних ділянок поверх- станції на орбіті Місяця. Сама орбіта має лежати ні) було виконано короткий огляд стану дослі- у полярній площині. джень Місяця на початок 21 ст. в області небес- 2. Дослідження показують, що спектрам Мі- ної механіки, динаміки та фігури, геології та мі- сяця притаманні широкі смуги поглинання, а нералогії, фізики поверхні, оптики та взаємодії з характер спектральних залежностей відповідає довкіллям [23]. У моделі Місяця 2004, описаній розподілу деталей на чотири морфологічні гру- на основі аналізу ряду публікацій, зокрема було пи: моря, морські яскраві кратери, материки, розглянуто сучасні дані про обертальний рух материкові яскраві кратери. Саме у спектрах Місяця, його вільну лібрацію, орієнтацію еліп- морських яскравих кратерів згадані смуги по- соїда інерції в тілі Місяця, гравітаційне поле та глинання проявляються найвиразніше. Вважа- динамічні параметри Місяця. ється, що поглинанню на довжинах хвиль 950 і Згаданий аналіз не включав вивчення: 2100 нм відповідає хімічна сполука піроксен умов астрономічних спостережень з поверхні [189]. Експерименти показують, що довжина Місяця з їхніми особливостями та проблемами; хвилі, яка відповідає найменшому значенню за- пропозицій варіантів астрономічних місячних лишкової інтенсивності, може слугувати джере- спостережень різноманітних космічних об’єктів у лом інформації про кількість піроксена. широкому діапазоні електромагнітних хвиль; Отже, український полярний супутник Місяця розвитку методів досліджень фізичної ліб- має бути оснащений приладами, досвід розробки рації Місяця; і виготовлення яких мають українські вчені: пропозицій конструкцій телескопів та ін- 1) камерою з вибраними фільтрами для отри- шого устаткування для спостережень з місячної мання знімків з необхідною роздільною здат- поверхні; ністю; переваг розміщення спостережних баз на 2) спектрополяриметром і/або фотополяри- тих чи інших ділянках місячної поверхні. метром для проведення детального мінералогіч- Доповнюючи та поглиблюючи попередній ного картування поверхні Місяця та для визна- аналіз, дана робота детальніше розглядає пере- чення тих фізичних і оптичних параметрів грун- лічені проблеми для аргументації необхідності ту супутника, які можуть бути отримані лише з проведення астрономічних спостережень на ціэю апаратурою [140, 141, 155, 208, 214]; предмет дослідження фізичної лібрації Місяця. 3) спектрометром на діапазон, що охоплює смуги піроксену, дані з якого доповнять і розши- МІНЕРАЛОГІЧНЕ КАРТУВАННЯ рять відомості, отримані із спектрополяримет- ПОВЕРХНЕВОГО ШАРУ ром. Лабораторні дослідження зразків місячного ґрун- Необхідно також продовжити розробку і виго- ту, які були доставлені з дев’яти ділянок місячної товлення оригінальної спектрополяриметричної поверхні, дозволили визначити їхній мінерало- апаратури, яку можна використовувати для су- гічний склад і показали значні розбіжності цього
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 31 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
складу. Тому постала проблема мінералогічного го кута в деякому діапазоні фазових кутів , ми картування місячної поверхні за даними спектро- пропонуємо використовувати спостереження в фотометричних спостережень, коли такі дані для ультрафіолетовій ділянці спектру, у якій, завдяки ділянок з відомим мінералогічним складом вико- надзвичайно малій відбивній здатності, ефекти ристовуються як реперні. В основу цих методів багаторазового розсіяння зведено практично до було покладено загальновідомий факт, що при нуля. Крім того, в цій ділянці спектра більш од- взаємодії сонячного випромінювання з твердою нозначно визначається значення кута Брюстера. речовиною виникають широкі смуги поглинання Тут невизначеність вносить мікроструктура по- з такими механізмами формування: верхневого шару, яка безумовно є набором не 1) обертально-коливальний спектр (як прави- сфер, а частинок різних форм з довільними орі- ло, без вираженої обертальної структури), який єнтаціями. проявляється для довжин хвиль > 1 мкм; Практично всі орбітальні станції Місяця і 2) електронний спектр, зумовлений електрон- опущені на його поверхню модулі було оснаще- ними переходами між електронними орбіталь- но панорамними камерами, а також різними ними станами в іонах (інтервал довжин хвиль від приладами для дистанційного і контактного 0.5 до 3.0 мкм); зондування поверхні. В докосмічну еру не ви- 3) перенос зарядів, який виникає внаслідок ключалось припущення, що поверхневий шар обміну електронами між сусідніми іонами в грунту складається з досить товстого шару пилу. кристалах (Fe, Ti, O тощо) та який проявляється Але вже перша м’яка посадка, яку здіснив мо- зазвичай на довжинах хвиль < 0.8 мкм. дуль космічного апарата «Surveyor 1» в Океан Внаслідок цього при зміні мінералогічного бур, спростувала це допущення. Передані на складу буде змінюватись нахил спектральної від- Землю зображення показали, що довкілля усіяне бивної здатності, і з ним — показник кольору. каменями з розмірами у межах 0.35...50 см. За да- Тому не дивно, що багато дослідників ставили ними спеціального приладу для визначення гус- задачу вивчати відмінності значень показника тини грунту, який було встановлено на модулі кольору для різних деталей. При спектрофото- КА «Луна-13», та який здійснив м’яку посадку метричних спостереженнях вибирались в осно- також в Океан бур, густина становила 0.8 г/см3. вному ті деталі, з яких було доставлено ґрунт на Всі сейсмометри, які були встановлені на по- Землю, та для якого у лабораторних умовах було верхні Місяця членами екіпажів КА «Apollo», ре- визначено мінералогічний вміст. Це дозволило єстрували явища подібні до землетрусів. Зробле- виявити кореляційні залежності між вмістом но висновок, що рівень сейсмічного шуму на того чи іншого хімічного елемента та показни- Місяці гранично низький, і більшість сигналів ком кольору, які й було запропоновано викорис- зумовлена падінням невеликих метеоритів (в се- товувати для мінералогічного картування. Звер- редньому по 4 на день). Сигнали різко відрізня- нули увагу на те, що найдостовірнішу інформа- ються від земних, у першу чергу більшою про- цію про мінералогічний вміст місячних грантів тяжністю. За сім місяців було зареєстровано 160 містять дані про інтенсивність відповідних смуг явищ, у 26 з яких амплітуда (за шкалою Ріхтера) поглинання в інфрачервоній ділянці спектру. оцінювалась у 1—2 бали. Виявилось, що падіння Ще один підхід до проблеми мінералогічного метеоритів масою близько 1 кг в радіусі 200 км картування був запропонований нами, а саме: за від сейсмометра траплялись в середньому один даними про значення фазового кута, на який раз на місяць. Так, за даними аналізу місячних припадає максимальне значення ступеня поля- зразків базальту і анортозиту методом Rb/Sr от- ризації (кута Брюстера), можна визначати вели- римано вік від 3.32 до 3.3...4.6 млрд років [187]. чину такого фізичного параметра речовини, як Автоматичною міжпланетною станцією «Зонд-3» дійсна частина показника заломлення [147, 148, були передані на Землю спектри місячної по- 152, 158]. Щоб мінімізувати ефекти багаторазо- верхні в УФ- та ІЧ-ділянках спектру ( = 190...355 нм вого розсіяння, які «розмазують» значення цьо- та 3.5...3.9 мкм), за якими для УФ-ділянки спект-
32 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
ру було оцінено величини альбедо (1...2 % в діа- використання спектральних значень другого па- пазоні 190...285 нм і 3 % в діапазоні 310...340 нм). раметра Стокса, також був запропонований Оскільки вже з кінця 1970-х років активно нами. Перевага цього методу полягає в тому, що стала обговорюватись проблема побудови місяч- він девалює ефекти багаторазового розсіяння. них баз, то з’явилась потреба поряд з картами, Нарешті, перспективним для визначення дій- які відображають структуру поверхневого шару, сної частини показника заломлення нам здаєть- побудувати ще й карти його мінералогічного ся використання даних про значення фазового складу. Оскільки поки що нереально побудувати кута, якому відповідає максимальне значення такі карти за даними контактних методів дослі- ступеня лінійної поляризацї. Оскільки деструк- джень, то на порядок денний постала розробка тивним тут також є ефекти багаторазового роз- достовірних дистанційних методів. Для цього зу- сіяння, то доцільно використовувати дані в дале- силля були спрямовані на знаходження кореля- кій УФ-ділянці спектру, у якій відбивна здат- ційних зв’язків між оптичними властивостями ність, як говорилося вище, становить 1...2 %. Тут дифузно відбитого випромінювання поверхне- практично повністю будуть відсутні ефекти ба- вим шаром і його мінералогічним складом. Для гаторазового розсіяння. А тому максимальне цього прислужились численні роботи з дослі- значення ступеня поляризацї буде припадати на дження спектральних оптичних властивостей значення фазового кута, яке практично рівне доставлених з Місяця зразків грунту в лабора- збільшеному у два рази куту Брюстера. торних умовах. Нагадаємо, що зараз найроз- робленішим є метод, який грунтується на спектро- МОЖЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ фотометричних дослідженнях у смугах погли- МІСЯЧНОЇ БАЗИ ДЛЯ АСТРОНОМІЧНИХ СПОСТЕРЕЖЕНЬ нання піроксену при = 0.95 і 2.1 мкм, а довжи- на хвилі, якій відповідає найменше значення Проблеми спостережень з місячної поверхні все залишкової інтенсивності, може слугувати по- частіше обговорюються на різноманітних між- казником кількості піроксену. народних та національних конференціях, семі- Крім того, з’ясовано, що нахил спектральних нарах, галузевих та фахових нарадах: засіданнях залежностей і відбивна здатність є функціями Генеральної Асамблеї МАС, Міжнародного кон- процентного вмісту в грунті скла, багатого іона- гресу астронавтики, на Генеральній Асамблеї ми Fe2+ і Ti3+, які є чинниками непрозорості Комітету з космічних досліджень COSPAR, грунту. В дійсності застосування цього, на пер- Міжнародній місячній конференції та багатьох ший погляд надзвичайного простого методу, інших. Такі обговорення почались фактично ускладнюється наступними обставинами. Як ви- після перших вдалих запусків космічних апара- явилось, інтенсивність смуг поглинання зале- тів до Місяця [33, 130, 131, 183, 194]. жить не лише від елементного складу поверхне- В епоху після польотів КА «Аполлон» серйозні вого шару, але й від розсіювальних властивостей дослідження з проблем місячних спостережних (ефект багаторазового розсіяння) нерівностей центрів розпочалися на І Симпозіумі місячних поверхневого шару і їхніх розмірів. баз, проведеному у Вашингтоні у 1984 р. Цей Поряд зі спектрофотометричним розробля- симпозіум сформулював кілька нових та іннова- ється спектрополяриметричний метод мінера- ційних пропозицій щодо телескопів на Місяці. У логічного картування місячної поверхні. Так, ми 1986 р. у Г’юстоні було проведено семінар, при- запропонували картування значень дійсної час- свячений майбутнім астрономічним обсервато- тини показника заломлення з аналізу загально- ріям на Місяці. Пропоновані концепції обсерва- відомого емпіричного співвідношення між мак- торії включали моніторинг рентгенівської та симальним значенням ступеня лінійної поляри- гамма-варіабельності, конструктивні вимоги до зації і нормального альбедо і досить штучним радіо-, оптичних та ІФ-телескопів. Розгляд на- врахуванням внеску одноразового френелів- званих питань заклав основу для більш деталь- ського відбивання. Дещо інший підхід, а саме ного вивчення і проектування особливостей мі-
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 33 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
сячних астрономічних телескопів [43]. Ця тема- ренню потенціалу досліджень та ідей, техноло- тика була продовжена у 1991 р. на конференції гічному прориву та отриманню нових знань про «Космічні астрономічні телескопи та інструмен- супутник Землі. ти» в Орландо (Флорида), яку організувало Това- Умови спостережень з поверхні Місяця: перева- риство Інженерії Фото оптичних інструментів; ги та проблеми. Спроби оцінювати особливості серед іншого було приділено багато уваги про- астрономічних спостережень з поверхні Місяця ектам конструкцій телескопів для спостережень робились задовго до реальної можливості їх ви- з місячної поверхні [32]. На 58-му Міжнародно- конати. Так, К. Ціолковський у повісті «На Мі- му конгресі з астронавтики 24—28 вересня 2007 р., сяці», яка була написана у 1887 р. та вперше над- Хайдарабад (Індія) була схвалена Міжнародна рукована у 1892 р., є окремий розділ — «Спосте- Асоціація Місячних обсерваторій ILOA, яка по- рігаємо Землю з Місяця», в якому у художній ставила за мету розробку, реалізацію та експлуа- формі зроблено науково обгрунтовану спробу тацію багатофункціональної астрофізичних об- уявити, як будуть виглядати і які видимі рухи бу- серваторій поблизу південного полюса Місяця дуть виконувати різні небесні світила для спо- [63, 65]. Переважна більшість дослідників у своїх стерігача, що перебуває на поверхні Місяця [16]. доповідях схиляється до думки, що спін-орбі- З початком космічної ери науковці почали де- тальна еволюція Місяця, його динаміка, гравіта- тальніше вивчати особливості умов для спосте- ційні та топографічні аномалії чутливі до вну- режень з місячної поверхні, складності та пере- трішньої будови супутника, яка, у свою чергу, ваги проведення таких спостережень. Головні потребує міждисциплінарного підходу. Астро- суттєві позитивні моменти місячних спостере- метричні та астрофізичні наземні спостережен- жень — стабільна платформа для встановлення ня, теоретичне моделювання, фізичні та хімічні телескопів та устаткування і відсутність в резуль- оцінки і методи мають супроводжуватися безпо- татах вимірювань складових, пов’язаних з обер- середніми вимірюваннями з навколомісячної танням Землі (на відміну від наземних спостере- орбіти та з місячної поверхні. жень). Фахівці вважають, що перед початком В останні роки проводяться все детальніші об- створення місячної бази-обсерваторії має бути говорення місячних поселень, послідовності їх- здійснена попередня космічна місія для перевір- нього створення та практичних і наукових задач, ки та поглиблення розуміння місячного навко- які вони мають вирішувати. Так, у 2015 р. розпо- лишнього середовища (наприклад, поведінки чала роботу серія майстер-класів «Moon Village», пилу без присутності та з присутністю людини) організованих European Space Research and та визначення впливу навколишнього середови- Technology Centre (ESTEC) та International Lunar ща на штучні поверхні та їхні компоненти. Місії- Exploration Working Group (ILEWG) для багато- попередники повинні генерувати корисні дані профільного кола фахівців з усього світу, щоб для створення захисної зони навколо об’єктів обговорити ідеї концепції місячної бази у трьох обсерваторії (стосується запусків транспортних напрямках: інженерна розробка комплексу, нау- засобів, можливого видобутку корисних копа- ковий потенціал бази та пошук інвестицій [60, лин, дослідне буріння тощо, які можуть зашко- 70, 105]. На 41-й Асамблеї COSPAR, яка мала дити роботі обсерваторії) [100]. відбутися в 2016 р. в Стамбулі, Туреччина, але Місяць не має атмосфери, навколо нього є була скасована, Міжнародна робоча група з мі- лише тонка оболонка з газової плазми та пилу, сячних досліджень (ILEWG) мала представити які взаємодіють з місячною поверхнею у наяв- звіт та рекомендації щодо розробки Міжнарод- них полях. Склад оболонки залежить від часу мі- ної стратегії освоєння Місяця [69]. Пропонува- сячної доби — приблизно 104 мол/см3 вдень та лася координація між місіями і дорожня карта 2 . 105 мол/см3 вночі (для Землі цей показник для майбутньої міжнародної місячної розвідки становить 2.5 . 1019 мол/см3). Відсутність атмо- та використання місячної поверхні. Це має сфери сприяє вивченню небесних об’єктів у всьо- сприяти інформаційній узгодженості, розши- му діапазоні електромагнітного спектру. Світи-
34 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
ла, які можна спостерігати, значно різняться за мічної бази, яка обов’язково має пройти декілька яскравістю (Сонце, Земля, планети та зорі), їхні важливих етапів (вибір об’єктів та методів спосте- спостереження можна провадити навіть вдень. режень, залежно від них — вибір місця розташу- Через відсутність атмосферної рефракції об’єкти вання обсерваторії, дослідження навколишніх можна спостерігати з однаковим успіхом і у зе- умов місцевості, проектування конструкцій з ура- ніті, і біля горизонту, немає радіоперешкод від хуванням умов, наземна адаптація, пошук інвес- електричних розрядів в атмосфері. тицій та можливостей об’єднання з іншими нау- Але метеоритне та мікрометеоритне бомбар- ковими або практичними задачами, доставка і дування місячної поверхні може не тільки сер- монтування, забезпечення зв’язку та каналів пе- йозно ушкодити наукове обладнання, а й зміню- редачі інформації, налагодження роботи прила- вати властивості місячної поверхні та ґрунту на- дів, спостереження). Потім досліджується процес вколо нього [217], можлива мікроерозія поверхні і послідовність подій, які будуть необхідні для по- приладів, зокрема оптики, яка буде викликати її будови обсерваторії на Місяці [45, 96]. Подолан- помутніння, внаслідок чого зменшуватиметься ня цих труднощів для організації максимально світлосила об’єктива. інформативних астрономічних спостережень Дослідження показали, що місячний пил має пропонували і пропонують у своїх роботах багато властивості високої когезійності (легко злипа- спеціалістів та дослідницьких груп [20]. ється та утворює грудки) та адгезії (легко нали- пає на поверхні, які до нього дотикаються) [181]. ПРОЕКТИ РОЗТАШУВАННЯ Це викликає проблему забруднення відкритих ОБСЕРВАТОРІЙ НА ПОВЕРХНІ МІСЯЦЯ оптичних деталей інструмента. Крім того, у Місячний реголіт розглядається одночасно як складі пилових частинок виявлено залізо, що сприятливе місце для створення спостережних має залишкову намагніченість, і цей пил здатен платформ астрономічних обсерваторій, і як мож- впливати на чутливу до магнітного поля апара- ливий матеріал для будівництва конструкцій для туру [56, 123]. устаткування. Місцевість під майбутні спосте- Сама місячна поверхня є джерелом електро- режні станції повинна обиратись залежно від на- магнітного випромінювання та корпускул. Кор- укових задач та проектів конструкцій [99]. Кри- пускулярні потоки містять в собі частинки со- терії вибору місця включають багато важливих нячного вітру, які розсіюються поверхнею, та параметрів, якими не варто нехтувати [193]. При частинки, що народжуються у самій поверхні в цьому жоден з обраних районів місячної поверх- результаті різноманітних ядерних реакцій [77]. ні не може відповідати всім вимогам. Вже роз- Подальше вивчення фізичних властивостей мі- роблено ряд проектів з науково обґрунтованими сячного середовища, сприяє проведенню кіль- місцеположеннями можливих майбутніх стан- кісних оцінок впливу несприятливих факторів цій не тільки з врахуванням рельєфу, освітленос- на заплановані для тривалого розміщення при- ті, а й широти. лади та обладнання, розробляються можливі Екваторіальна зона Місяця як місце спосте- способи пом’якшення цього впливу або повне режної станції має такі переваги: його усунення [95]. видимість фактично всієї небесної сфери; Створено міждисциплінарні групи, що роз- можливість безперервного бачити Землю у робляють концептуальні проекти місячних об- полі зору; серваторій. Дослідження охоплюють аспекти динамічна доступність для зльотів та поса- багатохвильової астрономії, матеріалів та кон- док з мінімальними енергетичними затратами. струкцій, автоматизації та робототехніки, фун- Якщо при цьому розмістити базу в районі пів- даментів та засобів керування, збереження та нічного берегу Моря Східного, то астропункт передачі інформації [72, 97, 214]. отримає такі додаткові переваги [127]: Важливим питанням визнається концепція по- близькість до зворотного боку Місяця з слідовності дій для створення місячної астроно- можливістю встановлення приладів, які вимага-
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 35 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
ють прийому або передачі радіосигналів з міні- понується встановлення на полюсі велетенсько- мальними шумами; го інструмента з рідким дзеркалом діаметром від сусідство з геологічно-потенційними райо- 20 до 100 м [35]. Такий телескоп, обладнаний нами та вулканічними ділянками, що дасть змо- спектроскопом для інфрачервоних досліджень, гу проводити комплексні наукові дослідження і може зробити значний прорив у вивченні дале- здешевити проект місії. кого Всесвіту, включаючи формування перших Розміщення місячної обсерваторії, наприклад зірок та їхнє об’єднування в галактики. Було ви- на центральному піку близького до екватора за- готовлено відповідну модель рідкого дзеркала, хідного кратера Річчолі, має такі ж переваги, при що обертається на надпровідникових підшипни- цьому станція буде піднята над місячним гори- ках. Відбивні сріблясті покриття, необхідні для зонтом. Прилеглі райони відрізняються геологіч- створення інфрачервоних дзеркал, були нанесе- ним різноманіттям і багаті на корисні копалини. ні на поверхню рідини при температурі 80 К. Та- Як варіант також розглядають місце біля підніж- кож потребує вивчення питання осідання пилу жя великого древнього кратера Грімальді поблизу на оптику in-situ. південно-західної межі Моря Східного [128]. Місця, розташовані на відстані декількох кі- Полярні зони Місяця почали розглядатись як лометрів від полюса, є кращими для покриття потенційні місця для спостережень приблизно глибокого неба, і дозволять мати тривалий час одночасно з проектами полярних орбітальних інтеграції за допомогою простого обертання ін- Місячних обсерваторій, наприклад проект ESA струмента. POLO (Polar Orbiting Lunar Observatory). Ство- Південний полюс Місяця може бути найбільш рення цього проекту було викликане бажанням реальним місцем для першого низькочастотного перевірити припущення щодо явищ, які періо- інтерферометричного масиву. Частина електро- дично відбуваються на Місяці і які виявила свого магнітного спектра нижче 30 МГц залишається часу програма «Аполлон». Так, було зафіксовано, єдиним невизначеним вікном в астрономії через що з місячної поверхні спонтанно у певних міс- значні радіоперешкоди Землі. Щоб уникнути цях виходять радіогенні гази. Є припущення, що подібних проблем, у деяких проектах розгляда- ці викиди корелюють з іншою видимою місяч- ється зворотний бік Місяця як місце для базу- ною активністю, такою як наявність дрібних роз- вання масивів радіоантен. Однак така обсерва- ломів місячної кори та так званих «місячних пере- торія навряд чи стане реальністю, допоки не хідних явищ», або LTPs. За однією з гіпотез всі ці буде знайдено можливість здешевити доступ до типи прояву активності пов’язані з припливною місячної віддаленої півкулі. Тому вироблено по- активацією систем розлому, що призводить до тенційно доступну концепцію обсерваторії для поступового осідання масконів і виходу з тріщин проведення первинного дослідження неба на газів. Пошук так званих спорадичних «вентиля- дуже низьких частотах поблизу південного по- ційних зон» планується проводити за допомогою лярного району Місяця. спеціальних іонних детекторів, що дасть змогу Як місце під обсерваторію пропонується ділян- збагатити знання про місячну геофізику. ка гори Малаперт, її можливості забезпечення ра- У проекті заплановано також створення мі- діотиші були підтверджені з використанням чи- сячної приполюсної платформи для відстеження сельного моделювання. За проектом на цій ділян- орбіти приполюсного супутника [98]. До переваг ці можна розгорнути прості радіоантени, їхня розміщення обсерваторії у кратері на одному з мала вага не складатиме труднощів переванта- полюсів відносять постійну темряву у цих ділян- ження для будь-якої місії до місячного південно- ках. Розробляються методи, необхідні для впро- го полюса [191, 192]. На південному полюсі про- вадження та експлуатації такої обсерваторії, об- понується створити спеціальну кріогенну обсер- говорюється планування встановлення набору ваторію для ІФ-спостережень астрофізичних спостережних приладів [39]. В одному з проектів об’єктів та потенційно небезпечних астероїдів та місячного дзеркального телескопа (LLMT) про- комет. Південний полюс дає можливість бачити
36 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
лише половину всієї небесної сфери, але вона стабільність приймальної апаратури, можли- включає галактичний центр та багато інших ціка- вість її жорсткої орієнтації, повільне обертання вих об’єктів. Телескопи можуть спостерігати той Місяця значно підвищують точність вимірів по- чи інший об’єкт, поки це буде потрібно, забезпе- при технічні труднощі, пов’язані зі значними пе- чуючи можливості моніторингу для транзитних репадами температур та іншими особливостями або радіальних пошуків екзопланет [40]. умов спостережень з місячної поверхні. Розміщення наукової бази на зворотному боці З часів перших згадок про місячну обсервато- Місяця та інші проекти розглядаються як варі- рію триває накопичення ідей програм спостере- анти об’єднання різних міждисциплінарних за- жень для них. Зі збільшенням інформації про мі- дач. Можливість поєднати в одному місці обсер- сячні характеристики, розвитком наземної спо- ваторію з великими радіо- та оптичними інстру- стережної бази та інформаційних технологій, змі- ментами, засоби зв’язку, житло, сейсмічне об- нюються і уявлення про об’єкти, методи та задачі ладнання дає багато переваг такому проекту. Є місячної астрономії. Побудова окремої місячної також проекти, які планують одночасно поєдна- обсерваторії чи частини наукового або науково- ти в собі всі можливі місця розміщення, об’єднавши виробничого комплексу стикнеться з необхідніс- їх в одну науково-спостережну мережу. Так, ам- тю вирішення цілого ряду технічних проблем [42, бітний проект «Обсерваторія місячних кутів» 101]. Спеціальних розробок потребуватимуть тех- (LLO), розрахований на тривалу програму від нології контролю забруднення, автономного бу- робототехнічних місій до постійних місячних дівництва та електропостачання, нагрівання та поселень, передбачає наявність у мережі робо- охолодження від критичних температур, стабілі- тизованих телескопів, локальної мережі інтерне- зації прецизійних структур, виробництва та екс- ту, багато невеликих телескопів, спільні інтелек- плуатації оптики в особливих умовах, конструк- туальні телескопічні пристрої швидкого наве- тивних рішень для великих антен, комунікацій- дення, оптичні інтерферометричні системи, гео- них засобів та управління. Крім того, телескопи фізичне та сейсмічне обладнання [129]. для поверхні Місяця повинні бути спроектовані Встановлення обладнання передбачається на для роботи протягом тривалого часу з мінімаль- обох полюсах, в районі екватора та на зворотно- ним втручанням людей або роботів. му боці Місяця. Головним завданням проекту А. О. Яковкін вважав, що задача визначення вбачається дослідження і попередження земних місцеположення спостерігача має вирішуватись природних катастроф, астероїдної, кометної не- однією з перших астрономічних задач на поверх- безпеки та інших негативних чинників навколо- ні Місяця. У перші ж роки після запуску першо- земного простору. го ШСЗ він запропонував для досліджень про- блем фігури, руху та обертання Місяця запусти- ОБ’ЄКТИ ДЛЯ СПОСТЕРЕЖЕНЬ ти навколо нього штучний супутник, а на по- З МІСЯЧНОЇ ПОВЕРХНІ верхні Місяця влаштувати спостереження різно- ТА ЗАПРОПОНОВАНІ МЕТОДИ манітних небесних об’єктів [25]. Ш. Т. Хабібулін Практична відсутність атмосфери на Місяці та одним із перших виконав у 1957 р. розрахунки мала сила тяжіння сприяють оптичним астро- щодо визначення координат на місячній поверх- номічним спостереженням з встановленням те- ні з астрономічних спостережень. Розробляти лескопів великих апертур та схем і конструкцій, питання методики астрономічних спостережень неможливих в земних умовах. Дослідження тіл з поверхні Місяця, зокрема способів визначення Сонячної системи та віддалених об’єктів у межах селенографічних координат пунктів спостере- Галактики і поза ними з місячної поверхні вигля- жень, розпочав А. О. Яковкін, про що він відзві- дають більш повними та комплексними — знач- тував на 15-й астрометричній конференції [26]. но розширюється діапазон прийому випромі- На наступній, 16-й астрометричній конференції нювання за рахунок ділянок, недоступних для вже доповідався попередній стан робіт з розробки наземних спостережень [30, 131]. При цьому формул і методів місячної практичної астрометрії.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 37 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
Група дослідників ставила собі за мету аналіз та від- близу 1-го вертикалу на Місяці провадити склад- бір методів визначення широти та довготи спосте- но, адже потрібна підготовка попередньої програ- рігача на поверхні Місяця та підготовку відповід- ми і отримання значного масиву обчислень; них ефемерид та таблиць. При цьому враховува- метод Павлова, що застосовується для ви- лась максимальна можливість впровадження у значення інструментом, який орієнтується за процес спостережень автоматики та телемеханіки «полярною» (для випадку Місяця) зорею і за мо- [158]. На вибір методики вплинув факт повільного ментами проходження зірками меридіана. Для добового обертання небесної сфери для спостері- цього потрібно дуже ретельно орієнтувати ін- гача на місячній поверхні. Саме тому меридіанні струмент; але кульмінації зірок будуть відбува- спостереження були визнані непридатними як тися дуже рідко, і спостереження займатимуть такі, що потребували багато часу. При цьому спо- багато часу; проте одночасно можна визначити соби та інструменти для цієї мети варто застосову- ще й широту місця і поправку годинника; вати в залежності від потреб точності. Для миттє- для спільних визначень можна застосува- вого приблизного визначення місцеположення чи ти спосіб Сомнера (спостереження двох сві- для точних кількадобових спостережень важливо, тил); для цього варто підбирати яскраві зорі, щоб інструмент був максимально автоматизова- Землю, і полярну зорю. Спосіб Сомнера ний і накопичував дані спостережень у пам’яті пов’язаний зі спостереженнями великої кіль- наукового устаткування та оперативно передавав кості зірок і знаходженням координат місця дані на Землю. графічним методом Важливими етапами роботи спостерігача, без- для визначення азимута місцевого предмета посередньо присутнього в точці спостережень, провадяться вимірювання горизонтального кута чи того, хто керує ними дистанційно, є попе- між предметом і полярною зорею. Або ж визна- реднє встановлення інструмента, вибір та нала- чають азимут спеціальної міри, яка встановлю- штування програми спостережень, контроль ється у вертикалі полярної, та вибраним місяч- ходу спостережень, запис та передача даних. Для ним предметом; приблизного визначення координат групою ки- зорієнтувати інструмент по полярній зорі за ївських астрономів у 1964 р. було підготовлено допомогою таблиць та виміряти горизонтальний ефемериди та таблиці для визначення астро- кут на вибраний предмет. пунктів на Місяці [28]. Методи визначення при- При цьому основною трудністю є те, що при близних координат на місячній поверхні у 1967 р. таких визначеннях «полярною» зорею будуть пропонував також В. Б. Гуревич. Він розглядав слугувати різні зорі, оскільки полюс Місяця декілька наземних способів спостережень, які описує на небесній сфері коло з кутовим діамет- можна адаптувати для Місяця: ром близько 3°. Для них необхідно буде розраху- визначення широти по полярних зорях — вати спеціальні таблиці. В. Б. Гуревич, напри- можна виконати швидко з використанням попе- клад, вибрав 22 таких зорі з зоряними величинами редньо розрахованих таблиць. Непереборною 3.3...5.9m. Замість «полярних» можна використо- проблемою в цьому є те, що в районах місячних вувати ще й пари зірок, приблизно однаково від- полюсів на небесній сфері мало яскравих зірок; далених від полюса. Можна також використову- визначення широти по зорях поблизу мери- вати спостереження Землі; її горизонтальні діана, при наявності таблиць це можна робити координати будуть майже незмінними, а селено- досить швидко, і обчислень за таких умов майже центричні екваторіальні координати будуть не потрібно. Проте з причини повільного обер- швидко змінюватися. Тому у кожній точці на мі- тання Місяця, навіть при великій кількості ви- сячній поверхні буде два малорухомих об’єкти — користовуваних зірок, їхні кульмінації відбува- це «полярна» і Земля; цього буде достатньо, як ються рідко; вважає В. Б. Гуревич, для визначення їхніх селе- визначення поправки часу та довготи зі спо- нографічних координат. Точно знати час при стережень зенітних відстаней певних зірок по- цьому необов’язково. В. Б. Гуревич також запро-
38 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
понував перелік необхідних даних та таблиць ня цього діапазону. Такі спостереження мо- для місячного щорічника. жуть забезпечити можливість моніторингу со- Важливим об’єктом спостережень з місячної нячного і планетного радіовипромінювання, а поверхні має стати Земля: синоптичні карти, також пошук магнітосферних викидів від поза- метеорологічні зміни, моніторинг стану океану сонячних планет [106]. Пропонується, напри- та атмосфери [182], збурення магнітного поля та клад, надзвичайно простий, недорогий дуже інші дані можуть забезпечити спостереження в низькочастотний радіотелескоп, що складається широкому діапазоні хвильового випромінюван- з великого (приблизно 15 30 км) масиву корот- ня. Перевагою таких спостережень є можливість ких дротів, закладеного на поверхню Місяця. неперервних довготривалих вимірювань, висока Кожен дріт буде оснащено підсилювачем та ди- позиційна стабільність, невелике кутове відда- гитайзером і з’єднано з комп’ютером [60, 61, 76]. лення Землі від Сонця [25, 37, 115]. При цьому Телескоп може провадити одночасні багаточас- одним з найменш вивчених основних параме- тотні спостереження більшої частини видимого трів клімату Землі є її альбедо. Ця величина у ви- неба з високим розділенням у діапазоні довжин падку Землі є двонаправленою змінною, і у від- хвиль від 10 до 100 м, а також з меншим розді- битому від заданої земної поверхні світлі спосте- ленням у діапазоні від 100 до 1000 м. Він вивча- рігається високий ступінь анізотропії. тиме структуру та спектри галактичних та поза- Зрозуміло, що одночасно спостерігати відбит- галактичних точкових джерел та об’єктів, що тя від усіх точок Землі неможливо. Тому всі ви- дасть детальне квазітривимірне відображення мірювання, з яких може бути визначене альбедо, міжзоряної матерії у межах кількох тисяч парсек вимагають припущень або моделювання, щоб від Сонця. отримати достовірну оцінку. Сьогодні вимірю- Наприклад, проект ALLFA (астрономічний вання альбедо здійснюється регулярно або з су- місячний низькочастотний масив антен), здат- путників низької орбіти, або з наземних вимірю- ний вимірювати радіохвилі від астрономічних вань неосвітленої Сонцем частини Місяця. Але об’єктів в діапазоні 0.1...30 МГц, передбачає за- результати цих вимірювань не дають повної ін- стосування 40 пристроїв, що розгортаються, та формації. Наявність різних баз даних альбедо центральної станції. Найбільший розмір масиву Землі та їхнє порівняння можуть допомогти становить 25 км, що відповідає кутовій розділь- зменшенню невизначеності оцінок цієї величи- ній здатності близько 20 мкм на частоті 1 МГц ни. Моніторинг змін альбедо Землі з місячної [122]. Розроблено шестиколісний телескопічний бази сприятиме ще й повнішому розумінню клі- ровер, який буде забезпечувати необхідну по- мату Землі [159]. верхневу рухливість без необхідності автономної Великий сонячний телескоп на місячній по- навігації [62]. верхні зі стабільністю, практичною відсутністю Місяць може використовуватися як проміжна атмосферних перешкод та можливістю довго- станція для польотів космічних апаратів до інших тривалих неперервних спостережень буде над- планет Сонячної системи і далі [167]. А місячна звичайно ефективним для сонячних досліджень астрономо-геофізична обсерваторія може вико- [58, 121, 215]. Доповнений різночастотними ристовуватися для вивчення електричного потен- приймачами, він дасть значно повнішу картину ціалу та різних полів на Місяці [132]. Це важливо сонячної активності і дозволить вирішити багато не тільки з точки зору вивчення характеристик суперечливих питань напрямку. самого Місяця, а й для перевірки різних теорій Зворотний бік Місяця розглядається як най- поля, що в земних умовах зробити важко. Реє- краще місце для проведення радіоастрономічних страцію гравітаційних хвиль запропоновано здій- спостережень, особливо на частотах 0.05...30 МГц снювати за допомогою великої спеціальної уста- [190]. Наземні радіотелескопи не можуть спо- новки, розгорнутої на місячній поверхні [188]. стерігати на частотах нижче 10 МГц (довжинах Місячна поверхня вважається сприятливим хвиль понад 30 м) через іоносферне поглинан- місцем для спостережень космічних джерел з
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 39 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
жорстким рентгенівським випромінюванням, які на рівні 10 на найвищій частоті, що на два поряд- неможливо спостерігати наземними методами ки краще, ніж вимірював пристрій COBE-DMR. [71, 174]. Встановлення на Місяці детекторів ульт- Телескоп буде спостерігати небо від 5 до 30° від рафіолетового, інфрачервоного та гамма-випро- місячного небесного полюса шляхом поєднання мінювання розширить уявлення про ці потоки, сканування телескопа та обертання Місяця. адже на Землі такий рівень не зашумлених пото- У багатьох публікаціях як подальший розви- ків отримати вкрай складно [44, 57, 113, 222]. ток наземної астрометрії розглядається і місячна У ряді публікацій розглянуто критерії дослі- астрометрія. Тому всі накопичені знання з цієї дження джерел нейтрино на Місяці, та обгово- тематики розширюються на спостереження з мі- рюються деякі перспективні джерела-кандидати сячних станцій [6]. Першою стадією отримання для спостережень [176]. Зроблено висновок, що високоточних координат світил з місячної по- детектор нейтрино з масою 1000000 т і більше верхні є підвищення точності визначення пара- дозволить вивчати нейтрино в діапазоні енергій метрів, які характеризують обертання Місяця: від 1 до 1000 ГеВ. Створення такого детектора, положення миттєвої осі обертання Місяця в ймовірно, вимагатиме наявності значної колонії інерціальній системі координат, переміщення на Місяці. Великий розмір потрібного при- осі обертання в тілі Місяця та кутової швидкості строю, ймовірно, зробить необхідним локальне обертання Місяця навколо осі. крупномасштабне будівництво такого детектора Створення аналітичних та числових теорій з місячних матеріалів. руху і обертання Місяця базується, зокрема, на Виявлення високоенергетичних космічних і знаннях про положення його центра мас віднос- сонячних спалахів нейтронів поблизу місячної но фігури та наявності, розміру і складу ядра, ви- поверхні було б можливим при енергії, значно вчення якого безпосередньо на Місяці є пробле- нижчій, ніж для наземної обсерваторії [177]. При матичним. Частково роз’вязати ці завдання, як низьких енергіях (від 10 до 9 еВ) нейтринний зазначається у багатьох сучасних публікаціях, на фон різко зменшується нижче рівня, створюва- сьогодні можна із ретельного та детального ана- ного космічними променями в атмосфері Землі. лізу фізичної лібрації Місяця. Одним із важли- Через короткий проміжок вільного пробігу (1 м) вих і дієвих методів дослідження фізичної лібра- попередників мезонів від ядерних взаємодій у ції є програма спеціальних астрономічних спо- місячних породах, фон нейтрино буде досить стережень з місячної поверхні [64]. низьким. Якщо спостерігається нейтринний потік до- ВИВЧЕННЯ ЛІБРАЦІЇ МІСЯЦЯ сить інтенсивний, і його спектр досить крутий, ІЗ АСТРОНОМІЧНИХ СПОСТЕРЕЖЕНЬ ЗІР то співвідношення сигнал-шум виявиться дуже Лібрацією прийнято називати повільне коли- сприятливим. Цей же детектор можна викорис- вання одного астрономічного об’єкта щодо ін- тати для пошуку нейтринних сплесків від дале- шого, навколо якого він обертається. Для Міся- ких наднових. Основною проблемою є розробка ця розрізняють два принципово різних типи дуже чутливих елементів детектора для транс- лібрації: оптичну (або геометричну), яка фактич- портування на Місяць. Виявлення нейтрино від но не призводить до фізичних коливань супутни- наднових зірок забезпечить нове розуміння ме- ка, а є лише наслідком особливостей його руху та ханізму зоряного колапсу [53, 220]. помітна із земної поверхні з причин особливого Також можна запропонувати провадити кар- взаємного розташування планети і супутника, та тографування анізотропії космічного фону для фізична, яка проявляється в коливаннях Місяця вивчення властивостей раннього Всесвіту шля- у двох площинах. хом встановлення на Місяці диференційних ра- Оптична лібрація в довготі є наслідком того, діометрів HEMT, які охолоджуватимуться до 40 К що кутова швидкість обертання Місяця постій- і спостерігатимуть на трьох частотах від 30 до 90 ГГц на, і період осьового обертання дорівнює періо- [196]. Кутова роздільна здатність передбачається ду його обертання навколо Землі. Орбіта Місяця
40 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
має еліптичну форму, причому ексцентриситет ра Місяця мав збігатися з висхідним вузлом його місячної орбіти змінюється від 0.044 до 0.072. За орбіти; а полюс місячної орбіти, полюс екліпти- рахунок цього максимальне геометричне зміщен- ки та полюс місячного обертання мали б лежати ня об’єктів на місячному лімбі для земного спо- в одній площині. Ці закони описують рух, який стерігача сягає ±7.9° у селеноцентричних коорди- серед усіх можливих динамічних розв’язків від- натах. Оптична лібрація по широті пов’язана з повідає мінімуму дисипації енергії за рахунок тим фактом, що вісь обертання Місяця не пер- внутрішнього тертя. Проте спостереження пока- пендикулярна до площини його орбіти, а нахил зують, що реальне обертання Місяця відхиля- осі залишається постійним. Тому протягом обер- ється від законів Кассіні. ту навколо осі Місяць частину часу повернутий Першим припустив наявність у Місяця фізич- до Землі північним полюсом, а частину — півден- ної лібрації І. Ньютон [156]. Пояснюючи явище ним. В результаті цього зміщення об’єктів місяч- оптичної лібрації у публікації 1686 р., він зробив ного лімба по широті у селеноцентричних коор- висновок, що Місяць має форму сфероїда, най- динатах можуть досягати ±6.8°. більша вісь якого направлена у бік Землі, або до Добова, або паралактична лібрація виникає другого фокуса еліпса місячної орбіти; за таких внаслідок обертання Землі. Спостерігач із зем- умов земне тяжіння намагається повернути Мі- ної поверхні може бачити додатково невелику сяць завдяки лібраційному руху. Причиною частину місячної поверхні. Паралактична лібра- лібрації по широті він вважав нахилення місячної ція досягає 1°. Фізична лібрація [175] є реальни- осі обертання до площини екліптики. При цьому ми коливаннями Місяця навколо його середньо- Місяць розглядався як абсолютно тверде тіло. го обертання; їхня величина не перевищує 2. Леонард Ейлер у 1746 р. вперше обчислив збу- Фізична лібрація тісно пов’язана з відмінностя- рення Місяця і опублікував розраховані на їхній ми головних моментів інерції Місяця; точне основі місячні таблиці. Лагранжу вдалося довес- знання їхніх значень дає можливість оцінити ди- ти, що форма Місяця повинна бути еліптичною намічні моделі нашого супутника [219], які, у з найбільшою віссю еліпса, напрямленою у бік свою чергу, пов’язані зі знаннями гравітаційного Землі, і з найменшою полярною віссю. В 1798 р. поля та внутрішньої будови Місяця. Розрізня- Лаплас розв’язав систему рівнянь, що описує ють вільну та вимушену фізичну лібрацію [120]. обертання супутника, і підтвердив висновки Історія виявлення та дослідження фізичної лі- Лагранжа, створивши першу теорію фізичної брації йде в часи давньогрецьких астрономів [3]. лібрації Місяця. Після цього почались активні Хоча те, що Місяць періодично коливається на- вимірювання фізичної лібрації з астрономічних вколо центра мас, вперше виявив Галілео Галілей спостережень зміщень певного кратера в центрі у 1637 р., замальовуючи у свій перший телескоп Місяця щодо його лімба. За цими вимірювання- деталі місячної поверхні [10]. Амплітуда коли- ми було точно враховано оптичну лібрацію, а на- вань була оцінена у 8°, і це дозволяє бачити із явний залишок приписано фізичній лібрації. Землі майже 3/5 поверхні Місяця. Першим по- Ефект виявився досить малим (на межі можли- чав досліджувати лібраційний ефект Ян Гевелій востей наземної спостережної астрономії), і з тра- [8]. З часом було знайдено геометричне пояс- диційних спостережень його визначити важко. нення цих коливань, і на кінець 18-го ст. пробле- У вирішенні питань селенодезії основною за- ма вважалась вичерпаною. дачею є встановлення та орієнтування в тілі Мі- Згідно з трьома емпіричними законами Д. Кас- сяця координатних площин та поверхні віднос- сіні, вперше опублікованими у 1693 р. [48], Мі- ності для відліку селенографічних координат і сяць мав би обертатися рівномірно у прямому абсолютних висот на місячній поверхні [5]. По- напрямку зі швидкістю, яка дорівнює середній будова селенодезичної системи координат не- швидкості його руху по орбіті. При цьому кут на- можлива без встановлення ряду параметрів, які хилу полюса Місяця до екліптики мав би бути задають систему відносності для точок на місяч- постійною величиною, низхідний вузол еквато- ній поверхні; серед них — параметри референц-
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 41 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
поверхні та положення початкового селеноде- них та з малими знаменниками) членів розкладів. зичного пункту. Покращенню теорії фізичної лібрації Місяця [80, Лейпцигський астроном Хайн, опрацьовуючи 82] сприяло також вивчення гравітаційного поля геліометричні спостереження та власні розроб- Місяця за дослідженнями траєкторних вимірю- лені карти крайової зони Місяця, отримав по- вань місячних штучних супутників. За даними ла- кращені значення параметрів фізичної лібрації зерної локації Місяця дисипація припливної [84, 108]. Ці фундаментальні постійні (за Хай- енергії в супутнику викликає зміщення місячної ном) з 1917 по 1984 рр. використовувались у ба- осі обертання приблизно на 0.26 [15]. гатьох астрономічних щорічниках cвіту при об- Точні вимірювання сили тяжіння і обертання численні фізичної лібрації. З 1985 р. їх замінили планет, а також сейсмічні вимірювання мають постійні, отримані Козієлом [118, 119]. Відмінні важливе значення для уточнення внутрішньої від цих величин отримав Шрутка — Рехтенш- будови Місяця. Лише після детального вивчення тамм [178]. У пошуках істинних значень ос- гравітаційного поля Місяця космічними метода- новних параметрів фізичної лібрації f та І свого ми та лазерною локацією з’явилась можливість часу було проведено близько 50 варіантів опра- враховувати гармоніки вищих порядків, від цювань окремих та комбінованих рядів назем- яких, як виявилося, значною мірою залежать них спостережень за короткі та довготривалі не- компоненти фізичної лібрації. З нових розра- перервні часові періоди. І. В. Белькович [2], хунків було виявлено, що вісь динамічної систе- А. О. Яковкін [24], Ш. Т. Хабібуллін [13], А. О. Не- ми координат Місяця, яка збігається з напрям- федьєв [11], Г. М. Столяров [12] розробляли все ком його найбільшої осі інерції, повернута щодо нові й нові способи обробки, але їхні результати середнього напрямку на Землю на 115.3 у постійно різнились. бік зменшення селеноцентричних довгот і на Вдосконалення теорій фізичної лібрації Міся- 80.2— до півдня. Постійна поправка до нахилу ця активізувались у 1970-х роках після отриман- дорівнює –9.8. Виявлено також ряд періодич- ня результатів лазерної локації кутикових відби- них членів у довготі з періодом близько 6 років. вачів, які були встановлені на місячній поверхні. З’ясувалося також, що з наземних спостере- Точність цих вимірів досягла 2—3 см, і це дозво- жень неможливо розділити значення та ; I0 лило побудувати теорії фізичної лібрації з точ- визначається лише їхній сумарний ефект — зна- ністю 0.01. Роботи з вивчення явища фізичної чення нахилу динамічного екватора до екліпти- лібрації тривалий час велись у напрямку покра- ки. Тому задача визначення точного значення щення теорії обертання Місяця. Ш. Т. Хабібулін нахилу екватора Кассіні до екліптики залиша- побудував нелінійну теорію фізичної лібрації ється актуальною, оскільки вплив помилки цьо- Місяця [14]. Згодом почали враховуватись гар- го параметра не виключається ніяким підбором моніки вище другого ступеня в розкладах селе- спостережень та деформує селенодезичну сітку у нопотенціалу [107]. Після відходу від моделі аб- напрямку до Землі [4]. солютно твердого тіла в розрахунки почала вво- Параметри фізичної лібрації Місяця продов- дитись в’язкість у місячному тілі [18]. При цьому жують залишатись у центрі уваги фахівців, які покращувались чисельні моделі обертання Мі- вивчають динамічні моделі супутника [150]. сяця [47]. Чисельний підхід до побудови теорії фізичної Також були розроблені аналітичні теорії з ура- лібрації Місяця дозволяє враховувати багато хуванням гармонік третього порядку в розкладі елементів його внутрішньої стратиграфії, що дає селенопотенціалу [68, 136, 137]. У цих теоріях ко- можливість виконати високоточний опис сучасних ефіцієнти для більшості гармонік різнились не даних лазерної локації. Аналітичний же метод більш ніж на 0.005, і опирались на модель граві- при такому підході дозволяє розділити вимуше- таційного поля Місяця [111]. Однак при цьому ну і вільну фізичні лібрації та ототожнити багато все ж залишалися розходження, більші за 0.01, тонких ефектів місячного обертання з фізичною але все ж менші за 0.2 для критичних (резонанс- природою їхнього походження.
42 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
Аналіз лазерних даних дозволив уточнити чис- ПРОЕКТИ ТЕЛЕСКОПІВ ТА ОБЛАДНАННЯ лові характеристики динамічної фігури Місяця ДЛЯ СПОСТЕРЕЖЕНЬ З МІСЯЧНОЇ ПОВЕРХНІ (моменти інерції та коефіцієнти пружності), вия- У другій половині ХХ ст., після вдалого виконан- вити наявність сильної дисипації обертання, яка ня ряду наукових космічних програм розпочався може бути викликана не тільки припливним тер- активний процес обговорення та проектування тям, а й, наприклад, наявністю у Місяця рідкого спеціальних телескопів для проведення спосте- ядра. Вимірювання, здійснені за допомогою ла- режень в космічному просторі, і з поверхні Мі- зерної локації супутника, внесли свій вклад для сяця зокрема. Так, наприклад, в 1965 р. науковий поліпшення місячних моделей лібрації, включа- комітет космічної науки національної Академії ючи вільну фізичну лібрацію. Досягнутої точності США (SSB) провів велику конференцію-диску- положень у кілька сантиметрів, однак, не завжди сію з питань будівництва космічних телескопів достатньо для того, щоб оцінити параметри ліб- для розміщення їх на низьких і геостаціонарних рації з малими амплітудами. орбітах, або ж на Місяці. Місячна локація спо- Крім того: стережної бази викликала на той час багато пи- спостереження для визначення фізичних тань; до неї повернулись у 1972 р. після завер- лібрацій із Землі мають похибки, спричинені шення місії «Аполлон-17», яка детально дослі- земним обертанням та оптичними лібраціями з дила фізичні умови на місячній поверхні [73]. великими амплітудами; І коли на початку 1986 р. у Хьюстоні знову об- лазерна локація Місяця не має чутливості у говорювали проблему астрономічних спостере- напрямку, перпендикулярному до осі Земля — жень з місячної поверхні [149], то розглядались Місяць, і тому вона має меншу чутливість до вже конкретні напрямки і проекти місячного те- спостережень лібрації навколо осі обертання; лескопобудування для певних наукових задач. лазерна локація Місяця із Землі дуже утруд- Тоді було виділено, як основні, п’ять напрям- нена у періоди нового та повного Місяця; ків розвитку розробок різних типів телескопів амплітуда фізичних лібрацій залежить від для встановлення на Місяці та основні наукові невизначеності положення відбивачів на Місяці. задачі, які можуть на них вирішуватись. Також стало зрозумілим, що одного методу ла- 1. Оптичні телескопи з великими апертурами зерної локації Місяця недостатньо для визна- (15...20 м) дозволять вивчати формування галак- чення параметрів фізичної лібрації, оскільки тик, далекі квазари та еволюцію і розширення важко відрізнити фізичні лібрації від набагато Всесвіту. При цьому можна уникнути багатьох більших величин, таких як обертання Землі та земних технічних проблем, пов’язаних з дефор- оптичної лібрації; крім того, чутливість методу муванням дзеркала від ваги та нестабільністю ат- проявляється лише у напрямку лінії візування. мосфери над ним [184]. А оптичні фазово-коге- Тому немає можливості мати неперервні тривалі рентні інтерферометри з наддовгими базами, спостереження. А отже, необхідно застосувати встановлені на місячній поверхні, як очікується, новий вид спостережень на додаток до наявних, будуть мати в сотню тисяч разів краще розділен- щоб відокремити оптичні і фізичні лібрації, ня, ніж подібні інструменти на земній поверхні обертання Землі і видалити систематичні по- [38, 42]. Тому вони зможуть слугувати для успіш- милки. Найкращим методом у цьому випадку ного виявлення планет навколо далеких зір [114], вважається можливість організації спостережень для вивчення проявів поверхневої активності зір, безпосередньо з місячної поверхні. розділення близьких оптичних подвійних, вияв- При цьому розробники проектів досліджень лення центрів еліптичних галактик тощо. фізичної лібрації in-situ зазначають, що для 2. Радіотелескопи типу «антена Аресібо» з роз- отримання достовірних результатів позиціону- міщенням в умовах низької гравітації у природ- вання телескопа на Місяці має бути довшим, ніж них кратерах Місяця відкривають широкі мож- 1 рік, а точність спостережень зір з місячної по- ливості для точних радарних вимірювань планет верхні повинна досягнути 1 мсд. та астероїдів [90, 91, 92], картографування роз-
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 43 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
поділу газу в Чумацькому Шляху, вивчення со- мікрометеорити. Останні недоліки, в принципі, нячного вітру. Радіотелескопи з дуже великими можна усунути технічно. масивами антен (типу Very Large Array, VLA) – Крім того, на рубежі століть було запропонова- чудові інструменти для високоточної астрометрії но проекти будівництва телескопів з місячних ма- [221, 224]. Радіотелескопи з антенними масива- теріалів, ряд інших оригінальних конструкцій, і ми дуже великої бази (Very Long Baseline Array, деякі проекти вже почали здійснюватися. У біль- VLBA) дають можливість отримати надзвичайно шості проектів перевага віддається роботизова- високе розділення, що сприятиме, наприклад, ним та автоматизованим телескопам [169, 170], впевненому визначенню постійної Габбла, вико- які будуть працювати незалежно від можливих ристовуючи статистичний паралакс позагалак- людських поселень, перспектива створення яких тичних мазерів. все ще не зовсім зрозуміла. Окремі дослідницькі А радіотелескопи з масивом дуже низької час- групи, наприклад японська, вважають, що розпо- тоти, встановлені на зворотному боці Місяця, чинати астрономічні спостереження варто з до- вільному від земних радіошумів, дозволять ви- помогою невеликих інструментів, з апертурою вчати еволюцію позагалактичних джерел і вимі- всього у кілька десятків сантиметрів. А надалі по- рювати нетермічне випромінювання від зірок, ступово, в режимі наукових експедицій можна вивчати низькоенергетичні частинки планет, модернізувати і розширювати можливості таких пульсарів і галактик. Радіотелескопи у міліме- інструментів [88, 91]. Ця ж група пропонує як тровому діапазоні довжин хвиль, вільні від ат- першочергову задачу для безперервних місячних мосферного затухання, також дозволять вико- спостережень виявлення нових навколоземних нати картографування ділянок, де утворюються об’єктів, особливо небезпечних для Землі з роз- нові зорі в галактиках. мірами від 100 м до 1 км [90, 91]. 3. Інфрачервоні телескопи. Проекти оптичних телескопів на Місяці. 4. Телескопи для спостережень рентгенівського і Оптичні телескопи, як дзеркальні або лінзові з гамма-випромінювання, які затримує земна ат- ПЗЗ-приймачами, так і оптичні інтерфероме- мосфера, можуть бути використані для вивчення три, багато дослідників називають найкращими формування кластерів галактик, рентгенівсько- інструментами для вивчення зір і зоряних сис- го фону, чорних дір, нуклеосинтезу наднових зір, тем. При цьому значною перевагою місячної прямих викидів з акреційних дисків тощо. бази вважається природне кріогенне охолоджен- 5. Нейтринні телескопи з можливістю встанов- ня апаратури [184]. Перевагою також називаєть- лення детекторів великого об’єму без атмосфер- ся і виконання технічного контролю в сегмент- ного затухання та з високою роздільною здатніс- них дзеркалах великих за розмірами телескопах тю, можуть застосовуватися для вивчення актив- в умовах місячної поверхні [73]. них галактик, квазарів, пульсарів, зоряних оболо- Центром космічних польотів Дж. Маршалла нок, нетермічного випромінювання від зір тощо. (США, MSFC) виконано детальні техніко-еко- Місячна поверхня для всіх типів вищезгада- номічні розрахунки для розгортання та експлуа- них телескопів є дуже важливою як стабільна тації на місячній поверхні оптичних телескопів з платформа, на якій телескопи можуть працюва- розмірами від 1 до 16 м: 1-м місячний ультрафіо- ти тривалий час, на відміну від порівняно корот- летовий телескоп (Lunar Ultraviolet Telescope кочасного життя орбітальних пристроїв. Постій- Experiment LUTE), 2-м місячний транзитний те- на зміна орієнтування телескопа у просторі під лескоп (LTT), 4-м телескоп експерименту місяч- час руху космічного апарата, проблеми з досту- ного кластера (LCTE), 16-м великий місячний пом до телескопа на орбіті для його модифікації телескоп (LLT). Проекти розгортання кожного та модернізації — протистоять основним недо- телескопа одержали оцінку та детальні вимоги лікам телескопа на місячній базі, якими є граві- до системи і опції для підтримки технологій, під- таційне поле Місяця, пряме світло від Сонця та систем, транспортування та експлуатації. Також Землі, проблема налипання місячного пилу та оцінювалися впливи факторів місячного серед-
44 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
овища, вибір ділянки під встановлення телеско- ротному боці Місяця розширить подібні наземні пів, проектні підходи; крім того, були перерахо- спостереження програм LOFAR, PAST до макси- вані ключові компроміси. Концепції дизайну і мально можливого динамічного діапазону та по- короткий опис систем вплинули на відібрані кращить точність отриманих радіозображень. концепції для подальших розробок у даному на- Запропонований телескоп MERIT (Moon- прямку [85—87]. Детально розробляються кон- based Epoch of Reionization Imaging Telescope) кретні аспекти особливостей виготовлення та складається з 10—12 радіальних колін довжиною експлуатації телескопів у місячних умовах, фор- 1...2 км, кожне з яких має декілька сотень ди- ми дзеркала (можливо навіть квадратного), його польних антен та фідерних ліній, надрукованих товщина та маса, полірування, кріогенне веден- на дуже тонкому спеціальному матеріалі, із за- ня, термічне управління, енергосистеми та інші гальною масою лише 300 кг [104]. Спеціальна важливі деталі [114]. конструкція являє собою зручний засіб розгор- Те ж саме стосується і питань встановлення тання тисяч індивідуальних антен і централізо- оптичних інтерферометрів в умовах місячної по- ваного стискання розподілу базових ліній всього верхні: розраховуються ризики виходу з ладу апа- масиву [103]. Радіотелескоп для моніторингу ви- ратних комплексів, розглядаються оптимальні кидів корональних мас Сонця, який також пла- матеріали та конструктивні особливості [41, 166]. нується встановити на Місяці, проходить попе- При цьому прораховуються як сама конструкція редні наземні випробування на військово-мор- інтерферометра і спектр можливих досліджень з ській дослідницькій лабораторії та в Каліфор- ним, так і специфіка спостережень у місячних нійському технологічному інституті [75]. умовах та їхні переваги над наземними або кос- Один із сучасних проектів радіоспостережень мічними спостереженнями [164]. Наприклад, для на Місяці пропонує розмістити два радіомаяки постійного моніторингу параметрів місячної орі- на місячній поверхні, а один (чи декілька) — на єнтації, на відміну від місячного лазера, запропо- супутнику навколо Місяця [82]. Відстані між новано невеликий оптичний телескоп спеціаль- ними пропонується вимірювати методами зво- ної конструкції LOTT (Lunar Orientation Trinity ротного VLBI, при яких радіосигнали з різних Telescope), який значно підвищить точність ви- радіомаяків передаватимуться до антенних сис- значення цих параметрів [68, 86]. тем Землі з використанням орбітальної станції. Проекти радіотелескопів. Різноманітність за- Оцінки кутів фізичних лібрацій пропонується пропонованих проектів радіотелескопів для отримувати з різних розташувань та конфігура- встановлення їх на Місяці ще ширша, ніж у ви- цій радіомаяків, які лежать у полярних і/або ек- падку оптичних телескопів. Дослідників особли- ваторіальному поясах Місяця. Запланована точ- во приваблює зворотний бік Місяця, для якого ність визначення відстаней до радіомаяків скла- супутник екранує більшість земних радіошумів, датиме 6...10 см при довжині базової лінії даючи можливість фіксувати слабкі радіосигна- 1700...3400 км. Цього буде достатньо для суттє- ли від далеких ділянок галактики. вого підвищення точності параметрів місячної Запропоновано проект величезного радіоін- фізичної лібрації. терферометра, базою для якого слугує відстань Проекти телескопів широкого діапазону довжин між Землею та Місяцем [44, 74, 85, 92] і низько- хвиль. Наступниками космічного телескопу іме- частотний телескоп особливої конструкції спеці- ні Габбла можуть стати розміщені на Місяці те- ально для роботи в умовах Місяця [221]. Радіоте- лескопи із дзеркалами діаметром від 10 до 16 м, лескопи особливої конструкції зможуть допомог- які одночасно прийматимуть випромінювання в ти виявляти сигнали від нових зірок, далеких га- ультрафіолетовій, видимій та інфрачервоній ді- лактик та чорних дір, які утворилися ще в епоху лянках спектру та які будуть розроблені відпо- рекомбінації за спостереженнями випроміню- відно до переваг і вимог місячного середовища. вання та поглинання нейтрального водню. Пла- Такі телескопи вимагають відповідного розвитку нується, що розміщення такого телескопа на зво- технологій: їхнє нагрівання та охолодження, ста-
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 45 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
більність конструкції в умовах низької гравіта- метром до 20 футів з використанням ртуті як від- ції, особливості оптики, необхідність контролю бивальної рідини. Але виникало обмеження: забруднення, випробування та оцінка, вироб- дзеркало із рідкого металу можна використову- ництво, встановлення, автономні операції та вати тільки в зенітних телескопах. З огляду на автоматизоване обслуговування, віддалене ке- низьку гравітацію та відсутність атмосфери Мі- рування [169, 170, 198, 222], зв’язок та контроль сяць буде ідеальним місцем для такого надзви- протягом тривалого часу з мінімальним втру- чайно великого телескопа з рідким дзеркалом. чанням людини або роботів — все це має бути Однак замість ртуті були запропоновані інші рі- передбаченим при створенні місячних телеско- дини, включаючи низькотемпературні іонні рі- пів [102, 196]. Наприклад, встановлений на Мі- дини, які будуть особливо придатні при інфра- сяці широкодіапазонний 16-м телескоп з па- червоних спостереженнях. Враховуючи відсут- сивним охолодженням, з дифракційним обме- ність атмосферного тиску на поверхні Місяця, женням та відповідними діафрагмами допомо- така рідина повинна мати нульовий тиск пари, же вирішити ряд сучасних астрофізичних проб- щоб запобігти її закипанню [112]. лем, серед яких виявлення планет земного типу, Випромінювання, яке затримує щільна земна далеких галактик тощо. А якщо розмістити та- атмосфера, також особливо актуально спостері- кий інструмент у холодних полярних областях гати з місячної бази. Розробка відповідних теле- місячної поверхні, то навколишнє фонове інф- скопів на стаціонарних платформах важлива і рачервоне випромінювання буде дуже низьким, своєчасна, але складна у виконанні [78, 151]. і це дозволить приймати слабкі інфрачервоні Оскільки поглинання ультрафіолетового ви- сигнали [89, 102, 197]. промінювання в земній атмосфері значні, то важ- Пасажний телескоп з широким спектром при- ко отримати зображення Сонця в УФ-діапазоні за йому випромінювання, практично без рухомих допомогою наземного телескопа. Місяць прак- частин, здатний виконувати моніторинг неба тично не має атмосфери, має порівняно стабільну для теплового картографування, фіксації кос- геологічну будову і мале магнітне поле, є значно мічних променів, місячного пилу, мікрометео- зручнішим для таких спостережень Сонця. ритних потоків, дослідження вкрай розрідженої Зараз розроблено проект сонячного телескопа місячної атмосфери, стабільності місячного ре- [229] на місячній поверхні, який зможе отриму- голіту та сейсмічної активності [134]. Одним із вати зображення світила одночасно у трьох діа- варіантів телескопа для ІФ-спостережень про- пазонах довжин хвиль: довгохвильовій інфра- понується телескоп з рідким дзеркалом Lunar червоній ділянці спектру (8...12 мкм), видимій Liquid Mirror Telescope (LLMT) [29, 112] із запла- (400...800 нм) та ультрафіолетовій (100...400 нм). нованими розмірами від 20 до 100 м. Його про- Телескоп складається з двох частин: світлопо- понується встановити поблизу південного по- вертальної системи і пристрою для розщеплення люса і оснастити діафрагмами та спектральними випромінювання. Така конструкція ефективно приладами для глибокого інфрачервоного об- уникає обмеження крайових ділянок спектру, стеження неба. Місячний телескоп з рідким характерного для суто оптичних систем [195]. дзеркалом пробували виготовляти неодноразово Проблемою цієї конструкції, як і інших варіан- з часів І. Ньютона, але з появою можливості його тів, є наявність активного місячного пилу, що встановлення на місячній поверхні багаторічні налипатиме на дзеркальну поверхню [49]. спроби стали близькими до завершення [36]. Місячна поверхня забезпечує основи для до- Плани щодо такого телескопа грандіозні: слідження космічного пилу. Так, розроблено ін- дзеркало діаметром 1 км планується розмістити струмент для вимірювання впливу частинок на у широкому кратері на відстані 1 км від півден- місячну поверхню [78]. Можливість виготовлен- ного полюса Місяця. Телескоп використовува- ня телескопа з місячного пилу на місці також роз- тиме рідину як основне дзеркало. На Землі були глядається у кількох проектах. Їхня перевага поля- створені робочі рідкі дзеркальні телескопи з діа- гає у використанні місцевих ресурсів, складності
46 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
транспортування великих та важких конструкцій. Важливою темою сучасних досліджень все Наприклад, зразок 12-дюймового параболічного частіше називають комплексний моніторинг дзеркала було виготовлено в земних умовах з ма- Землі [80, 138, 139, 142, 143, 146, 147]. Місячні теріалу-симулятора місячного грунту АТ-1А, змі- переваги цього напрямку беззаперечні: види- шаного з невеликою кількістю вуглецевих нано- мість всієї поверхні Землі одночасно в реально- трубок та епоксидною смолою [52, 78]. му часі, ділянки місячної поверхні, з яких Землю Комплексні проекти обсерваторій. Враховуючи видно неперервно, можливість спостережень природні умови спостережень, одночасно розта- всієї системи хмарового покриву з його змінами, шувати повний набір інструментів, що охоплю- тенденціями та народженням нестабільних утво- ють весь енергетичний діапазон від м’яких рент- рень тощо [79]. Глобальні зміни на Землі, темпе- генівських [78] до жорсткого гамма-випроміню- ратурні зміни та викликані ними зміни крижа- вання, найкраще на місячній поверхні. Але, за- ного покриву і їхній вплив на клімат планети — лежно від об’єктів спостережень, це може бути все це є актуальними задачами для їхнього вирі- або постійно освітлена ділянка Місяця, або ж шення з місячних обсерваторій [155, 171, 226]. переважно затінена. Деякі дослідники вважа- Так, мультиспектральні зображення були ви- ють, що найкращим місцем можуть бути ділянки користані як джерело даних для дистанційного роздільної межі між ними; тоді, внаслідок лібра- зондування води та спостережень Землі з борто- ційних коливань, зможуть працювати періодич- вих та супутникових систем з початку 1960-х ро- но то одні, то інші приймачі; а їхня дислокація в ків. Протягом останніх двох десятиліть досяг- одному місці спрощує проблеми транспортуван- нення у сенсорній технології дозволили зібрати ня, керування та обслуговування [133]. кілька сотень спектральних смуг, або гіперспек- Міжнародна асоціація місячних обсерваторій тральні зображення для дослідження водних ре- (International Lunar Observatory Association, ILOA), сурсів та рослинності. Продовження подібного некомерційна міжгалузева організація, метою спектрального моніторингу з місячної поверхні якої обрано сприяння розширенню знань про розширить можливості цього напрямку [222]. Всесвіт шляхом астрономічних спостережень з місячної поверхні, з 2008 р. спільно з партнера- ЧИННІ МІСЯЧНІ ПРОЕКТИ ми організовує спеціалізовані семінари з питань будівництва спостережних баз на Місяці та ко- Місячний 15-сантиметровий ультрафіолетовий ординує спільні зусилля у цій галузі. В розробці телескоп (LUT), встановлений на місячній по- ILOA знаходяться чотири місячні місії: ILO-1 — верхні у 2014 р., виконує постійний контроль полярна місія, ILO-X, ILO-Chang’e 3 Galaxy змінних зір у ділянці неба з низькою галактич- imaging, ILO Human Service. ною широтою [46]. Конструкція телескопа з Місцем для розташування комплексної об- плоским дзеркалом та системою Річі — Кретьєна серваторії ILO (International Lunar Observatory) сприяють збільшенню охоплення смуги спосте- обрано вершину гори Малаперт (Malapert режень та зменшують загальну довжину самої Mountain), висотою близько 5 км, розташованої конструкції телескопа. Перший рік роботи цього поблизу Південного полюса Місяця. В обсерва- роботизованого телескопа показав стабільність торії планується встановити невеликий оптич- системи та високу фотометричну продуктив- ний телескоп, радіотелескоп з двометровою ан- ність [216]. Виконані попередньо підготовчі ро- теною та служби супроводження [66]. боти з астрометричного забезпечення проекту Проект місячної низькочастотної астрономіч- значно підвищили точність визначення поло- ної обсерваторії (Lunar Low Frequency Astronomy жень спостережуваних зір [165]. У 2016 р. коман- Telescope, LLFAST), встановлення якої у вигляді да розробників вже представила перший каталог радіоінтерферометра з базовою лінією Місяць — 86467 зірок на площі майже 2400 м2 до 16m [135]. Земля, планується, наприклад, використати для Крім того, було ретельно досліджено змінну радіодосліджень системи Юпітера [93]. зорю типу Алгол TW Dra. Ці спостереження до-
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 47 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
помогли виявити перенесення маси від вторин- робітникам Казанського університету на основі ного компонента зорі до первинного [125]. аналітичної теорії фізичної лібрації Місяця вда- Японський проект ILOM (In-situ Lunar Orientation лося пояснити зміщення динамічної системи Measurement) вимірювання місячної орієнтації, є координат відносно середньої селенографічної продовженням і другим етапом місії SELENE. системи залежно від динамічної моделі місячно- Він обіцяє отримання високоточних даних про го тіла. Ними ж було розроблено рекомендації фізичну лібрацію Місяця безпосередньо з вимі- для вибору системи координат при вирішенні рювань на місячній поверхні для виявлення тон- навігаційних задач як на місячній поверхні, так і ких ефектів, пов’язаних з характеристиками вну- в навколомісячному просторі. Комп’ютерне па- трішньої будови супутника. Зокрема очікується раметричне моделювання майбутніх спостере- отримання достовірних оцінок розмірів та еліп- жень проекту дозволить обрати найбільш про- тичності Місяця, уточнення числових значень дуктивні та інформативні режими, періоди та коефіцієнтів пружності, параметрів припливної тривалості процесу спостережень. дисипації та дисипації на межі розділення мантія Використання сучасної теорії місячної лібра- — ядро. Підготовчі роботи вже активно викону- ції для передобчислень видимого руху певних зі- ються, а спостереження планується розпочати у рок з місячної поверхні [53] допомагає передба- 2020-ті роки. За проектом, у місцевості з постій- чити і краще зрозуміти різні ефекти у місячному ним освітленням буде встановлено оптичний зе- обертанні. Кожен з них має своє власне фізичне нітний телескоп або зенітну трубу на зразок тих, пояснення та, одночасно, геометричний прояв у що використовуються в наземних умовах для ши- траєкторії руху зірок, що допоможе знайти спо- ротних спостережень. Планується виконати не- сіб їхнього виявлення та зробити кількісні оцін- перервні спостереження протягом 450 діб як мі- ки [160, 218]. Моделювання процесу спостере- німум [83, 84]. Приймання та реєстрація зобра- жень виконувалося у припущенні, що телескоп жень зір здійснюватиметься на ПЗЗ-матрицю встановлено точно в динамічному полюсі Міся- високого розділення, спеціально розроблену для ця, а його вертикальна вісь напрямлена точно цього проекту. Суть спостережень полягає в отри- уздовж головного моменту інерції. Далі в околі манні річних траєкторій зір з високою точністю, прецесійного руху полюсів було відібрано зірки, аналіз яких дає інформацію про різні компоненти яскравіші 12m, обчислено їхні екліптичні коор- фізичних лібрацій, які, в свою чергу, дозволяють динати на період спостережень тривалістю 13 виявити параметри для дослідження місячної сидеричних місяців та відповідні селенографічні мантії та рідкого ядра. Точність вимірів зоряних координати з різними параметрами фізичної лі- координат планується не гіршою за 1 мсд. Проект брації Місяця, тобто, розв’язати так звану пряму передбачає такі послідовні етапи дослідження: задачу. Обернена ж задача при моделюванні ви- створення місячної ефемериди і координа- рішувала питання визначення невідомих кутів ційної системи, необхідної для майбутньої мі- фізичної лібрації зі спостережних положень зі- сячної обсерваторії; рок [157, 161]. моделювання траєкторії руху зірок з причи- Особливістю зоряних треків під час тривалих ни місячного обертання для різних положень ін- спостережень з місячної поверхні є той факт, що струмента на місцевості; період прецесії місячного полюса (18.6 р.) є на- вибір оптимального місця розміщення ін- багато коротшим земного (26 тис. р.), а місячна струмента; доба складає 23.7 земних діб. З цієї причини мі- спостереження зенітних зірок з невеликим сячні добові паралелі є не замкнутими колами, а телескопом на високих широтах для отримання утворюють спіралі. При цьому зорі, довгота яких лібрації в нахилі, а на низьких широтах – у швид- на момент спостережень виявляється меншою, кості обертання. ніж довгота полюса, будуть утворювати на своїх У рамках співпраці по загальному проекту треках своєрідні петлі внаслідок зворотного руху SELENE та, зокрема, по його етапу ILOM, спів- полюса. Виявлено також, що фізична лібрація
48 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
впливає на викривлення колової форми спіра- кових і розвідувальних даних про Місяць. А в лей зоряних треків та їхню симетричність. 2016 р. було опубліковано черговий звіт та виро- Дослідники відзначають також, що зоряні блено рекомендації на майбутнє. Зокрема підкрес- треки виявилися дуже чутливими до динамічних люється, що останні проведені місії SMART-1, параметрів моделі гравітаційного поля Місяця, «Кагуя», «Чан’е-1» та «Чан’е-2», «Чандраян-1», тобто до його внутрішньої будови. Це дозволяє LCROSS, LRO, GRAIL, LADEE, «Чан’е-3», як і сподіватись, що проведені спостереження до- нові розроблені та запроектовані місії, сприяють зволять за розв’язанням оберненої задачі піді- значному поповненню знань про природу і фі- брати більш відповідну модель, що буде точно зичні властивості супутника Землі. Науковий описувати місячну внутрішню будову. Крім того, аналіз результатів сприяє підтримці розвитку та у проекті попередньо була виконана детальна плануванню майбутніх місій. Серед важливих оцінка переваг і недоліків розміщення телескопа проблемних питань виділено ряд напрямків до- у різних пунктах місячної поверхні та зроблено сліджень внутрішньої будови та поверхні Міся- оптимальний вибір. Зокрема, враховувалось, що ця, точного картографування, можливостей на- в екваторіальних зонах різниця температур між вігаційного та ретрансляційного забезпечення, денною і нічною порою велика, що може викли- особливостей зворотного боку Місяця. У реко- кати значну деформацію труби та зашкодити мендаціях наголошується, що наукові розробки стабільній роботі електронного обладнання. По- варто провадити комплексно, і будь-яка спеціа- лярні регіони, хоча й мають більші проблеми з лізована місія повинна водночас включати ши- транспортуванням до них наукового устаткуван- рокий набір наукового обладнання для різно- ня та значно нижчі середньодобові температури планових досліджень. на поверхні, але там суттєво менша різниця тем- Обґрунтування можливостей та потенціалу. ператур і є можливість ще й спостерігати поляр- Українські фахівці мають досвід підготовки спо- ні зірки для точної оцінки трьох компонентів стережних місячних місій як у самостійних на- місячної лібрації. Найбільш сприятливим розмі- ціональних проектах (наприклад проект «Укрсе- щенням телескопа фахівці проекту ILOM визна- лена» [21, 116, 179]), так і у міжнародних: про- ли район кратера Шеклтон (89.9 S, 0.0 Е) з діа- грама НАСА «Есплорейшн», китайський проект метром близько 19 км, розміщений поблизу пів- «Чан’е-3» [93, 94, 228], південнокорейська мі- денного полюса Місяця, освітлений Сонцем сячна програма [93] та інші [117]. Український приблизно 70 % часу за рік, Це дозволить під час полярний супутник Місяця «Укрселена» має ви- спостережень охопити всі фази та періоди обер- конати комплексні дослідження місячної по- тання Місяця. Як доводять попередні дослі- верхні. Проект передбачає встановлення на ньо- дження, місце розташування інструмента та пе- му приладів, які розробляються у наукових уста- ріод спостережень у цьому проекті значно важ- новах України: радари із синтезованою аперту- ливіші, ніж апертура телескопа. При цьому кра- рою зображень, який робитиме глобальні знімки щим початком спостережень названо початок поверхні Місяця у міліметровому діапазоні, полярного літа [224]. спектро- і фотополяриметри, за допомогою яких планується виконати спектрополяриметричні дослідження в ультрафіолетовій та видимій ді- ПРОПОЗИЦІЇ ДО УКРАЇНСЬКОГО ПРОЕКТУ МІСЯЧНОЇ СПОСТЕРЕЖНОЇ БАЗИ лянках спектру [94, 140, 141, 146, 152—155, 173, 186]. Автори проекту ставлять за мету отримати Міжнародну робочу групу з вивчення Місяця радарні зображення високого просторового роз- (ILEWG) було створено в 1995 р. у Гамбурзі (Ні- ділення ділянок місячної поверхні поблизу мі- меччина). Згідно з її статутом розроблено міжна- сячних полюсів. Ці місцевості, як правило, не- родну стратегію з вивчення Місяця та обговоре- достатньо вивчені, бо постійно затінені. Крім но питання координації різних місій, що сприяє того, заплановано одночасну радарну та оптичну обміну інформацією для отримання нових нау- зйомку високого розділення освітлених ділянок
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 49 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
Місяця для дослідження структурних характе- ня місячної астрономічної спостережної станції, ристик поверхні та визначення функції рельєфу. яка є найбільш актуальною та/або не виконаною Планується також виконати мапування зрілості іншими. У цьому випадку місце розташування та реголіту за даними спектрозональної розвідки тип інструмента будуть залежати від обраного [180, 213]. Проблеми дослідження деформацій проекту. Переваги такого вибору — спільні зу- місячної поверхні та планетних поверхонь (без силля для транспортування наукового обладнан- атмосфери), місяцетрясіння та коливання Міся- ня, навігації, налагодження роботи та експлуата- ця внаслідок ендогенних та екзогенних факторів ції, збереження та ретрансляція результатів. впливу, виявлення гравітаційних хвиль, періо- Можливі недоліки — це певна обмеженість нау- дичності коливань запропоновано виявляти і кового вибору, залежність від розробок інших спостерігати розробленим українським колек- учасників. У другому варіанті — повністю само- тивом довгобазисним планетарно-космічно-мі- стійний проект — варто розробити перш за все сячним інтерферометром [163]. Українське кон- головну довготривалу стратегію досліджень на структорське бюро «Південне» також працює Місяці; залучити до цієї проблеми фахівців різ- над проектом науково-дослідних баз на Місяці. них галузей (астрономів, приладобудівників, гео- Проект отримав назву «Місячна промислово- фізиків, біологів, екологів та ін.), щоб проект дослідна база». Для міжнародних програм запро- зміг вирішити одночасно багато різнопланових поновано понад сотню експериментів та проек- наукових задач для здешевлення самої місії. тів обладнання для проведення астрономічних З точки зору астрономії, варто підготувати при- спостережень з різних напрямків астрономії ймальний інструмент або декілька, які б зразу [180]. Крім того, українські фахівці володіють охопили весь широкий діапазон довжин хвиль технологіями та досвідом для розробки не- випромінювання. Інструмент (або інструменти) від’ємних компонентів космічних транспортних першого етапу має бути невеликим, з можливос- систем, які можуть бути використані у міжна- тями додавання до нього інших модулів та вико- родних програмах, спрямованих на розвиток до- нувати автоматичну модернізацію. Розміщення сліджень Місяця. телескопа, звичайно ж, залежить від обраних за- Вибір місця для спостережень української дач. Як найпростіший варіант це може бути не- астрономічної бази залежить у першу чергу від рухомий зенітний телескоп з можливістю фіксу- поставлених задач та типу інструмента. Врахову- вати зоряні треки, крім інших функцій. В більш ючи рекомендації ILEWG та кошторисні можли- оптимістичному варіанті добре було б розмістити вості проекту, найкращим варіантом був би май- мережу подібних телескопів уздовж місячної дов- данчик з комплексним інструментарієм, який би готи через певні однакові проміжки, аж до місяч- міг приймати широкий діапазон випромінюван- ного екватора. Синхронізовані в автоматизовану ня від космічних джерел і одночасно міг викону- мережу, вони могли б одночасно проводити спо- вати дослідження самої місячної поверхні. Укра- стереження, результатом яких стало б визначення їнські фахівці мають досвід розробки як окремих параметрів обертання Місяця та багато інших автоматизованих невеликих телескопів, так і зла- питань. Якщо телескопи будуть мати широке годженої мережі роботів-телескопів [168—170]. поле зору, вони чудово справлятимуться з питан- Вимоги до інструментарію, місця розташуван- нями виявлення навколоземних об’єктів та ін. ня та можлива програма спостережень. Україна, При цьому кожен телескоп, або по черзі в непе- яка має великий науковий і технічний потенціал рервному режимі будуть мати змогу , вони можуть для проведення досліджень з місячної поверхні, виконувати моніторинг земної поверхні зі спеці- має перш за все визначитися, в якому форматі альними фільтрами та додатковими приймачами. вона планує провадити дослідження. У першому Перспектив дуже багато, всі вони цікаві та варіанті — міжнародна кооперація — доцільно своєчасні, але потребують більш серйозних ко- запропонувати свої проекти міжнародній спіль- лективних розробок. При цьому варто постійно ноті і обрати ту нішу проектування та розгортан- моніторити світові тенденції та ідеї, що знахо-
50 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
дять серед них своє місце, відповідно до можли- кожного зображення використовувати для об- востей і перспектив. робки кілька десятків опорних зірок, яскравіших за 12m. Оцінки вказують на необхідність визна- ПІДГОТОВКА ЕФЕМЕРИД чення координат досліджуваних зірок з точністю ДЛЯ СПОСТЕРЕЖЕННЯ ЯСКРАВИХ близько 1 мсд, чого цілком можна досягти із су- ПРИПОЛЯРНИХ ЗІР З ПОВЕРХНІ МІСЯЦЯ часним програмним забезпеченням. На першо- ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ЛІБРАЦІЇ му етапі підготовки до космічного експерименту Розмір приладів, що доставляються на Місяць, необхідно провести деякі дослідження щодо обмежений габаритами ракети-носія, оскільки його теоретичної підтримки. Сюди слід включи- долетіти туди, щоб доставити, полагодити або ти такі завдання: 1) підібрати список зірок у полі обновити обладнання — це дуже дорога проце- зору камерної системи для вивчення лібраційно- дура. Тому поки що сенс говорити лише про спо- го прецесійного руху місячного полюса, 2) вико- стереження, які принципово можна провести нати моделювання та аналіз поведінки слідів зір тільки з Місяця, і за розумні кошти [19, 41, 138, протягом періоду спостережень і 3) провести мо- 139, 180]. Однією з важливих задач, які можна дельну перевірку чутливості виміряних селено- вирішити астрономічними методами при спо- графічних координат зір до змін параметрів ди- стереженнях зоряного неба з поверхні Місяця, є намічної моделі Місяця тощо. дослідження фізичної лібрації нашого природ- Вивченню підлягає явище лібрації. Для Землі ного супутника [51]. Згідно з визначенням, фі- аналогічне явище зазвичай розділяють на два — зична лібрація — це невелике (амплітудою близь- прецесію і нутацію з одного боку, та рух полюса і ко 2) погойдування Місяця, яке викликається нерівномірність обертання Землі — з іншого. Для припливними силами з боку Землі та інших тіл Місяця прецесія повинна враховуватися як зви- Сонячної системи. Воно проявляється також і в чайно, оскільки вона впливає на координати зір. незначних змінах періоду його обертання навко- Місячна нутація складає суть явища оптичної лі- ло осі. брації. Фізична лібрація, або рух місячного полю- Для вивчення фізичної лібрації слід отримати са, важко піддається моделюванню. Однак для ви- так звані щоденні паралелі та річні треки зірок значення видимих положень зір вона не береться на небесній сфері. Тобто, необхідно показати до уваги; і це дає можливість визначати її зі спосте- особливості їхньої поведінки при спостереженні режень таким же чином, як це робиться і на Землі: з поверхні Місяця. На першому етапі моделю- зі спостережень координат зір у полярній області. вання необхідно порівняти селенографічні ко- Спочатку нами було виконано аналіз відомих ординати зірок для різних моделей гравітаційно- моделей лібрації, обрано зоряний каталог та пі- го поля Місяця. Наведений в [162] аналіз пока- дібрано фундаментальні планетні ефемериди. У зав, що навіть при порівнянні сучасних моделей, комплексі це дозволило нам виконати модифі- зіркові модельні доріжки відрізняються одна від кацію алгоритму обчислення видимих положень одної більше, ніж на 10 мсд. З метою визначення зір при спостереженнях із Землі з метою його ви- фізичної лібрації Місяця, на її поверхні можна користання для Місяця, та проведено попередні планувати встановлення камери для спостере- обчислення. Подальші роботи були присвячені ження зірок. Можливості спостережень з місяч- усесторонньому аналізу модифікованих алго- ної поверхні неодноразово розглядалися і укра- ритмів обчислення видимих положень зір, а по- їнськими дослідниками [87, 108, 111]. тім було виконано модифікацію алгоритмів об- Наші попередні оцінки показують, що прилад числення видимих положень Сонця і планет та для спостережень зоряного поля можна встанов- перенесено його на поверхню Місяця. Важли- лювати не тільки у приполярному регіоні, а й іс- вим також було всебічне тестування цього про- тотно ближче до екватора. Оптична система спе- грамного забезпечення. ціально підібраної камери повинна вирізати на Теорії лібрації. Термін «лібрація» зазвичай вико- небесній сфері поле в 1.5...2°. Це дозволить для ристовується до явищ на Місяці. Аналогічне яви-
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 51 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
жить практично у центрі видимого диска Місяця; — нахил місячного екватора до екліптики. Аналітичні теорії лібрації. Таких теорій відомо три. Це теорії Екхардта [67], Мігуса [136] та Мунс [137]. Для практичного використання вживаються розклади кутів лібрації у ряди Фур’є. Повні розклади приведено далі у тексті програ- ми, тут наведено лише приклад. = 1.7sin(2F – 2D) + 91.6sin(l) – – 1.4sin(l – l – D) + 4.2sin(l – 2D) + ... = –3.1cos(2F – 2D) – 10.8cos(2F) + Орієнтація селенографічної системи + 23.8cos(l – 2F) – 1.9cos(l – 2D) + ... (2) координат відносно екліптичної I = –3.0sin(2F – 2D) – 10.6sin(2F) – ще на Землі відоме як нутація та рух полюса. З – 23.8sin(l – 2F) + 2.5sin(l – 2D) + ... класичної точки зору лібрацію розділяють на Для скорочення запису у публікаціях та для оптичну та фізичну. Якщо оптична лібрація до- спрощення обчислень такі ряди представляють у сить добре моделюється і відносно легко спосте- табличному вигляді. Наприклад, перше з рівнянь рігається із Землі, то фізичну лібрацію, значно (2) буде представлено у вигляді такої таблиці: меншу за величиною, вивчено суттєво гірше че- 0 0 2 –2 1.7 рез серйозні труднощі при її спостереженні з 0 1 0 0 91.6 Землі. Спостереження зір і планет з поверхні Мі- 1 –1 0 –1 –1.4 сяця — це фактично єдиний спосіб підвищення 1 0 0 –2 4.1 точності теорії лібрації. Ми не ставили завдання ... вичерпного аналізу теорії обертання твердого тіла. Тут для нас важливий лише практичний аспект. Перші чотири стовпчики цієї таблиці відпові- Лібрацію осі обертання Місяця описують дають коефіцієнтам при аргументах синусів, останній стовпчик — амплітуді коливання. трьома кутами: — фізична лібрація в довготі, Величини l, l , F, D, називаються фунда- — фізична лібрація в нахилі, — фізична лі- брація в довготі вузла. ментальними аргументами теорії руху Місяця. Положення селенографічної системи коорди- Це, відповідно, середня аномалія Місяця, серед- нат відносно екліптики можна виразити через ня аномалія Сонця, середній аргумент широти Місяця, середня елонгація Місяця від Сонця, середню довготу Місяця L, довготу місячного висхідного вузла W та кути лібрації таким чином: середня довгота висхідного вузла орбіти Місяця на екліптиці. У теорії лібрації мають значення + = 180° + L + , лише перші чотири з них. Аналітичні вирази для = + , (1) них дещо залежать від епохи, і для J2000.0 мають = I + . такий вигляд: Фізичний сенс кутів , , можна встановити l = 485866.733+ (1325 r + 715922.633)T + з рисунка. По своїй суті це кути Ейлера, що ви- + 31.310T 2 + 0.064T 3, користовуються у класичній механіці при побу- l = 1287099.804 + (99 r + 1292581.224)T – дові теорії обертання твердого тіла: — кут в – 0.577T 2 – 0.012T 3, екліптиці від точки весняного рівнодення до низ- F = 335778.877 + (1342r + 295263.137)T – хідного вузла місячного екватора; — кут в мі- – 13.2577T 2 + 0.011T 3, сячному екваторі від низхідного вузла до першої D = 1072261.307 + (1236r + 1105601.328)T – осі селенографічної системи координат. Згідно з – 6.891T 2 + 0.019T 3, означенням, ця вісь проходить через централь- = 450160.280 – (5r +482890.539)T + ний пік кратера Mesting A, який, у свою чергу, ле- + 7.455T 2 + 0.008T 3. 52 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
Ще один кут, а саме середня довгота L Місяця, метрами, вказавши необхідний інтервал зоряних не входить до фундаментальних аргументів, але величин, прямих піднесень та схилень. потрібен при обчисленнях. В цій роботі він отри- Відмітимо, що такі запити можна робити як у мується з фундаментальної планетної ефемери- земній екваторіальній, так і у місячній екваторі- ди. Для роботи з будь-якою із наведених вище альній (селеноцентричній, селеноекваторіаль- аналітичних теорій лібрації підготовлено необ- ній) системах координат. Останнє спеціально хідне програмне забезпечення. підготовлено для робіт на Місяці, оскільки Чисельні теорії лібрації. Такі теорії не є, влас- оптична техніка «там» майже напевне буде орі- не, теоріями у повному розумінні цього слова. єнтуватися в осях «тамтешньої», тобто місячної, Вони є побічним продуктом побудови фунда- системи координат. ментальних планетних ефемерид. В цій роботі Алгоритм для отримання видимих положень зір ми використовуємо ефемериди лінії LEDE, а на поверхні Місяця. Приведемо цей алгоритм у саме ефемериду LEDE421, як таку, під час побу- вигляді певного конспекту. Нехай (, )0 — ко- дови якої основну увагу було приділено якнай- ординати, а (, )0 — власні рухи зірок на епоху точнішому представленню положень планет на J2000.0, взяті з каталогу РРМ, — паралакс зір- невеликих відстанях від епохи 2000 р. ки, — її променева швидкість. Ефемериду LEDE421 можна використовувати Для отримання селеноцентричних видимих лише до 2100 р. Однак саме вона використову- місць цієї зірки на момент часу t виконуємо такі дії. ється для планування космічних місій і найбільш Всі обчислення мають проводитися у шкалі TDT. придатна для нашої мети. Ефемерида — це по- 1. Визначаються барицентричні прямокутні дані у вигляді розкладення у ряди по поліномах координати зірки на J2000: Чебишева координати та швидкості великих q )sin,cossin,cos(cos . планет, а також значення кутів нутації для Землі 00 00 0 та кутів лібрації для Місяця. Тобто, це таблиці 2. Визначаються прямокутні проекції вектора розрахованих наперед значень кутів Ейлера. Об- власного руху: числень фактично немає, досить просто «забра- m 000000cos sin sin cos cos 00 cos ти» з ефемериди ці кути для потрібного моменту cos cos sin sin cos sin часу. Цей процес абсолютно аналогічний до про- 00 0000 00 cos sin цесу отримання координат і швидкостей планет, 00 0 . Сонця, Землі та Місяця з тієї ж ефемериди. 3. Визначаються селеноцентричний вектор Каталоги зірок. Для цієї роботи відібрано ка- зірки та його орт: талог зір РРМ [17]. Він містить для епохи J2000.0 положення, власні рухи, зоряні величини та SmTqP , / PPp , спектри для 378910 зірок в обох півкулях, 89676 де T — різниця моментів (t – J2000), виражена в зірок додатку та ще близько 300 яскравих зірок. юліанських століттях, S — барицентричне по- Він має цілком достатню астрометричну точ- ложення Місяця. ність, яка дещо змінюється від зірки до зірки у 4. Враховується повна аберація, яка в цьому межах сотих долей секунди дуги. Середня кон- випадку складається з річної та місячної (це ана- центрація зірок каталогу досягає 10 на квадрат- лог добової аберації): ний градус. ppVV/( )/(11/) Підготовлене програмне забезпечення заван- p2 , 1pV тажує дані зі згаданого вище каталогу PPM у внутрішню структуру, яка має всі ознаки бази да- 2 де B / cVV , 1/1 V , VB — барицент- них. Так, ми можемо не тільки отримувати дані рична швидкість Місяця. про окремі зірки з каталогу, а робити запити. На- 5. Враховується прецесія: приклад, отримувати список усіх зірок, що по- падають у поле зору телескопа із заданими пара- pRp 2 ,
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 53 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
де R — матриця прецесії на момент t. менту. По-друге, після того як вище у п. 4 врахо- 6. Здійснюється перехід у екліптичні коорди- вано річну та місячну аберації, потрібно також нати: врахувати планетну аберацію згідно з формулою: 4 )( pPp 3 , c 22 vpp , де P )( — матриця для переходу від екватора до p || 2 екліптики, — миттєвий нахил екватора до де c — швидкість світла, v — швидкість руху екліптики. планети, яка теж отримується з планетної ефе- 7. Нехай , — екліптичні геоцентричні коор- мериди. динати зірки, знайдені з p4 . Переходимо до се- леноцентричної довготи l та широти b: ОПИС ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ coscos lb sincos lb Програмне забезпечення для обчислень у відпо- відності до плану складається з восьми окремих sin b проектів, зібраних у пакет Lunaric. Для його за- пуску потрібно встановити вільне програмне за- 180( LR IP )() безпечення — бібліотеку Qt версії не нижче 4.7 та засіб для розробки програмного забезпечення — coscos QtCreator. Ці продукти можна вільно завантажи- R( ) sincos . ти з інтернету. sin Окрім програмного забезпечення, потрібно завантажити каталог зірок (в нашому випадку це Цим вичерпується алгоритм знаходження ви- PPM) та текстову версію ефемериди LeDe. Ми димих селеноцентричних координат зірок. використали версію LeDe421. Каталог РРМ Звертаємо увагу, що тут використано стан- можна знайти у базі VizieR, ефемериду — на сай- дартні матриці поворотів довкола осей системи ті CDDIS. координат, відповідно P )( , Q )( , R )( для Покажемо покроково, як використовувати поворотів відносно осей абсцис, ординат та аплі- програмне забезпечення. кат на кут a: Вибираємо директорію (надалі називаємо її 001 Lunaric) та розпакуємо в неї доданий архів. P )( sincos0 , Структура каталогів відносно каталогу верхньо- го рівня та їхній вміст повинен вийти таким: cossin0 Bin — результати компіляції, робочі програми та бібліотеки, результати роботи, потрібні для роботи 0sincos файли ефемериди, каталогу та теорій лібрації; R )( 0cossin . Calendar — головний проект пакету Lunaric, проводить обчислення для заданого року, міся- 100 ця, вибраної теорії лібрації, каталогу та ефеме- Вираз для матриці Q )( не наведено, оскіль- риди; ки у цих формулах вона не використовується. Doc — LaTex-файли для побудови сторінок мі- Алгоритм для отримання видимих положень сячного календаря для вказаного року та місяця; об’єктів Сонячної системи з поверхні Місяця. DynamicsLib – основна бібліотека для обслуго- Цей алгоритм відрізняється лише двома момен- вування ефемерид, каталогів та теорій лібрації; тами від щойно приведеного алгоритму для зі- використовується усіма іншими під-проектами рок. По-перше, координати планет та їхній пакету; швидкості вибираються не з каталогу, а з планет- EphBin — підпроект для перетворення файлів ної ефемериди, і змінюються від моменту до мо- ефемериди у двійковий формат;
54 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
EphExtr — підпроект для екстрагування з по- Усі вони повинні утворитися в директорії Bin вного файлу ефемериди необхідного для роботи основної директорії. фрагмента даних; Запуск також можна здійснити з командного EphList — підпроект для друкування стану рядочка. Для цього в вікні cmd знаходимо та пе- ефемериди; реходимо в директорію Lunaric\Bin і там запус- TestCatalogue — тестовий проект для тестуван- каємо Calendar. ня частини коду, що працює з каталогом; Програма «Calendar» може мати параметри TestEph — тестовий проект для тестування командного рядка; ними є рік та місяць. частини коду, що працює з ефемеридою; Це цілі числа, місяць січень має номер 1, лю- TestLibration — тестовий проект для тестуван- тий — 2 і т. д. Приклад: Calendar 2018 2. ня частини коду, що працює з аналітичною тео- Для прикладу було пораховано таблиці для рією лібрації. лютого місяця 2018 р. Результати завжди почи- Кілька файлів лежить у основному каталозі; наються за три дні до настання вказаного місяця серед них файл Lunaric.pro, який є головним і переходять на три дні у наступний після вказа- файлом проекту. Тестові проекти для перевірки ного. Внести значення року та місяця можна та- своїх результатів використовують дані, що на- кож і в код програми: це рядочки 11 та 12 файлу даються авторами каталогу, ефемериди, теорії main.cpp з проекту Calendar. лібрації. Станом на день закінчення цього звіту Після такої зміни потрібно перекомпілювати всі тестові проекти підтверджують готовність весь проект. У результаті роботи програми у ди- коду. ректорії Bin головного дерева директорій утво- Для запуску програмного забезпечення слід рюється п’ять файлів з таблицями, які містять відкрити у середовищі QtCreator головний файл усю потрібну інформацію. Основна частина цих пакету, яким є Lunaric.pro. даних описана вище; тут наведемо лише корот- Компіляція здійснюється вибором комбінації кий опис таблиць з результатами. меню Build -> BuildAll, або Ctrl+B; запуск про- Заключні зауваження. Важливим для роботи па- грами відбувається з меню — Build -> Run, або кету є функції вибірки зірок з каталогу РРМ. Для Ctrl+R. цього служить функція int Select(m, dm, d, dd, a, da); В результаті компіляції утворюються двійкові яка приймає пари m, dm для вибірки по зоряній ве- файли — бібліотека DynamicsLib.Dll та програми личині, будуть відбиратися зірки від m до m+dm. Calendar.exe, EphBin.exe, EphExtr.exe, EphList.exe, Інші пари (d, dd) та (a, da) не обов’язкові і слу- TestCatalogue.exe, TestEph.exe, TestLibration.exe. гують для додаткового відбору зірок по схилен-
Таблиця 1. Видимі геоцентричні положення Місяця на 0h та 12h UTC
------.-- mm dd h m s.---- o ’ ".--- --.------o ’ ".------.--- o ’ ".------.--- ’ ".----- o ’ ".---
2457751.50 12 29.0 181850.4168 -185716.433 62.76518217 2742802.665 899.325 42442.698 -393.008 5446.29343 1455.487
Кожен рядок табл. 1 містить такі дані: юліанська дата (2457751.50), та дата (12 29.0) — 29 грудня, видиме геоцентричне пряме піднесення Місяця (18h18m50s.4168), видиме геоцентричне схилення Місяця (–18°5716.433), видима геоцентрична відстань (62.76518217, в земних радіусах), видима геоцентрична екліптична довгота Місяця (274°2802.665), зміна довготи за одну годину UTC (899.325), видима геоцентрична екліптична широта Місяця (4°2442.698), зміна широти за одну годину UTC (–393.008), горизонтальний екваторіальний паралакс Місяця (5446.29343), видимий радіус Місяця (1455.487). У наступному рядку ця ж інформація повторюється для 12h UTC.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 55 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
Таблиця 2. Ефемериди для фізичних спостережень Місяця на 0h UTC mm dd o ’ ".--- o ’ ".--- ’ ".--- ’ ".--- o ’ ".--- o ’ ".--- o.--- o.--- o.--- -.---
12 29 -30903.177 -54713.076 -341.465 -52.556 2695739.302 11913.974 357.400 51.804 174.515 0.002
Кожен рядок табл. 2 містить: дата (12 29) 29 грудня, селеноцентрична довгота Землі (–3°0903.177), селеноцентрична широта Землі (–5°4713.016), фізична лібрація в довготі (–341.465), фізична лібрація в широті (–052.556), 90o мінус селеноцентрична довгота Сонця (269°5739.302), селеноцентрична широта Сонця (1°1913.974), позиційний кут осі обертання Місяця (357.400°), позиційний кут термінатора на Місяці (51.804°), фазовий кут Місяця (174.515°), освітлена частина диска Місяця.
Таблиця 3. Час на Місяці mm dd o ’ ".--- o ’ ".--- ’ ".--- o ’ ".--- ’ ".--- ".--- ".--- ".--- 12 29 973716.006 974122.553 406.547 1562312.916 2924.165 219.543 1737.162 34.631 Кожен рядок табл. 3 містить такі дані: дата (12 29) 29 грудня, середній місячний час на нульовому меридіані +12h (97°3716.006), справжній місячний час на нульовому меридіані +12h (97°4122.553), поправка для переходу від середнього до справжнього місячного часу (406.547), середня довгота висхідного вузла Місяця (156°2312.916), поправка для переходу від середньої до справжньої довготи вузла (2924.165), кут лібрації \theta, (219.543), кут лібрації \sigma/sin(I), (1713.162), кут лібрації \tau, (34.631).
Таблиця 4. Видимі селеноцентричні координати планет mm dd o ’ ".--- o ’ ".--- o ’ ".--- ’ ".--- o ’ ".--- o ’ ".--- ’ ".--- ".--- 12 29 -30903.177 -54713.076 5446.015 1455.487 1800220.698 11913.974 1618.260 2.443
Кожен рядок табл. 4 містить такі дані: дата (12 29) 29 грудня, видима селеноцентрична довгота Землі (–3°0903.177), видима селеноцентрична широта Землі (–5°4713.016), видимий селеноцентричний радіус Землі (5446.015), видимий селеноцентричний паралакс Землі (1455.487), видима селеноцентрична довгота Сонця (180°0220.698), видима селеноцентрична широта Сонця (1°1913.974), видимий селеноцентричний радіус Сонця (1618.260), видимий селеноцентричний паралакс Сонця (2.443).
56 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
Таблиця 5. Видимі селеноцентричні координати зірок ЛІТЕРАТУРА
PPM 400001 1. Александров Ю. В. Возмущенное движение искус- 0h02m 19.800s -29o 43’ 14.00” 0.0010s 0.020” 5.0 B5 ственного супутника Луны по проекту «Укрселена». Космічна наука і технологія. 2009. 15, № 1. С. 5—8. mm dd o ’ ".--- o ’ ".--- 2. Белькович И. В. Физическая либрация Луны. Изв. 12 29 -111913.327 -273629.170 Астрон. обсерватории им. В. П. Энгельгарда. 1949. № 24. С. 1—246. 12 30 -111924.871 -273633.636 3. Жарков В. Н., Паньков В. Л., Калачников А. А., Кожен рядок табл. 5 містить такі дані: Оснач А. И. Введение в физику Луны. Москва: Наука, у заголовку — пряме піднесення та схилення зірки на 1969. 311 с. J2000.0, власні рухи, зоряну величину та спектральний 4. Кислюк В. С. Деформация селенодезической опор- клас з каталога РРМ, ной сети под влиянием ошибок постоянных враще- дату та видимі координати зірки. ния Луны. Астрометрия и астрофизика. 1972. Вып. 16. С. 30—40. ню та прямому піднесенню. Кути мають подава- 5. Кислюк В. С. Геометрические и динамические харак- тися у градусах. теристики Луны. Киев: Наук. думка, 1988. 183 с. Вказана функція повертає кількість відібраних зі- 6. Колачек Б., Роговски Е. Определение селеногра- рок. Зірки, які не були відібрані з каталогу, видаля- фических координат и параметров вращательного движения Луны с ее поверхности по измерениям ються. Якщо потрібно відібрати інший набір зірок, зенитных расстояний. Астрон. журн. 1975. 52, №. 4. каталог треба перезавантажити функцією Load. С. 867—874. 7. Кондратюк Ю. Завоювання міжпланетних просторів. ВИСНОВКИ Нью-Йорк, 1972. 79 с. 8. Куликовский П. Г. Ян Гевелий (к 350-летию со дня Наведений огляд вище описаних проектів теле- рождения). Ист.-астрон. исслед. 1961. VII. С . 257— скопів та обладнання для спостережень з місяч- 288. ної поверхні, діючих місячних проектів послу- 9. Левантовский В. И. Механика космического полета в элементарном изложении. Москва: Наука, 1980. 512 с. жили своєрідним вступом до пропозицій до 10. Моутсулас М. Д. Либрации Луны. Физика и астроно- можливого українського проекту місячної спо- мия Луны. Москва: Мир, 1973. С. 36—70. стережної бази. Однією із найбільш можливих 11. Нефедьев А. А. Вывод постоянных физической ли- пропозицій для такої платформи на поверхні брации Луны по методу краковиана. Изв. Астрон. Місяця є дослідження лібрації Місяця за спосте- обсерватории им. В. П. Энгельгарда. 1963. № 34. реженнями добових і річних слідових треків зір, C. 3—38. 12. Столяров Г. М. Параметры физичекой либрации їхнє порівняння із відповідними моделями на- Луны, выведенные из Казанских гелиометрических шого супутника та фотометричне, спектральне і рядов наблюдений Луны. Тр. Казан. гор. астрон. об- спектрополяриметричне дослідження Землі. У серватории. 1980. № 46. С. 141—165. роботі наведено описи методики отримання ви- 13. Хабибулин Ш. Т. Вывод постоянных физической димих місць об’єктів з поверхні Місяця, необ- либрации Луны из гелиометрических наблюдений хідних алгоритмів та відповідного програмного Гартвига в Тарту (Дерпте) по данным обработ- ки К. Козела. Тр. Казан. гор. астрон. обсерватории. забезпечення для розрахунків пошукових ефе- 1961. № 33. С. 1—16. мерид і їхнього порівняння із спостережними 14. Хабибулин Ш. Т. Нелинейная теория физической результатами з допомогою оптичного телескопа. либрации луны. Тр. Казан. гор. астрон. обсерватории. Використано найбільш точні з відомих на цей 1966. № 34. С. 3—70. час джерела даних, ефемериди, каталоги та тео- 15. Хабибуллин Ш. Т. Развитие теории физической ли- рії лібрації. Це дозволяє сподіватися, що осно- брации Луны и селеноцентрические системы коор- динат. 1988. 4, № 1. вна задача майбутньої роботи у цьому напрямку — Кинематика и физика небес. тел. С. 35—42. уточнення деяких положень теорії лібрації — має 16. Циолковский К. Э. На Луне. Грезы о Земле и небе. достатньо вагоме підґрунтя. М.-Л.: ГОНТИ, 1938. 120 с.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 57 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
17. Чолий В., Бахонский А. Определение видимых мест 34. Bhandari N., Srivastava N. Active moon: evidences from звезд. Киев, 1990. 53 c. Деп. ВИНИТИ, № 5005-В90. Chandrayaan-1 and the proposed Indian missions. Geosci. 18. Шакиров К. С. Движение Луны относительно центра Lett. 2015. 1. id. 11. 12 p. масс. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1976. 84 с. 35. Borra E. F., Seddiki O., Angel J. R. P., Worden S. P., 19. Шевченко В. В. Видимые перемещения Земли на Eisenstein D., Silvanandam S., Hickson P., Ma K. A. небе Луны. Космич. исслед. 1963. 1, № 2. C. 216—220. Deep-Field Infrared Observatory Near the Lunar Pole. 20. Шевченко В. В. Астроориентация на Луне при физи- J. Roy. Astron. Soc. Can. 2005. 99, № 4. P. 134. ческих исследованиях. Космич. исслед. 1967. 6, № 5. 36. Borra W. The Case for a Liquid Mirror in a Lunar-Based С. 930—938. Telescope. Astrophys. J. 1991. 373. P. 317—321. 21. Шкуратов Ю. Г., Бондаренко Н. В., Качанов А. С. За- 37. Bruston P., Mumma M. J. Solar system exploration дачи лунного полярного спутника после КА «Кле- from the Moon: Synoptic and comparative study of ментина». Космічна наука і технологія. 1998. 4, № 1. bodies in our Planetary system. Adv. Space Res. 1994. С. 46—53. 14, № 6. P. 143—158. 22. Шкуратов Ю. Г., Кайдаш В. Г., Пиетерс С. М. Лун- 38. Burke B. F. Astronomical Interferometry on the Moon. ный клинопироксен и плагиаклас: распределение по Lunar Bases and Space Activities in the 21st Century. поверхности и состав. Астрон. вестн. 2005. 39, № 4. Houston: Lunar and Planetary Institute, 1985. P. 281— С. 255—266. 291. 23. Шкуратов Ю. Г., Кислюк В. С., Литвиненко Л. Н., 39. Burke J. D. Lunar observatories. Spaceflight. 1989. 31. Яцкив Я. С. Модель Луны 2004 для проекта «Укрсе- P. 308—309. лена». Космічна наука і технологія. Додаток. 2004. 10, 40. Burke J., Kaltenegger L. Advantages of a lunar cryogenic № 2. 52 с. astronomical. Geophys. Res. Abstr. 2017. 19. EGU2017- 24. Яковкин А. А. Метод позиционных улов для опреде- 9326. ления физической либрации Луны. Изв. Глав. астрон. 41. Burlak O., Zaetz I., Soldatkin O., Rogutskyy I., обсерватории АН УССР. 1961. 4, № 1. C. 3—13. Danilchenko B., Mikheev O., de Vera J.-P., Vidmachenko 25. Яковкин А. А. Астрометрия на Луне (программа A., Foing B., Kozyrovska N. The inducible CAM plants in астрометрических наблюдений на стационарной putative lunar lander experiments. 38th COSPAR Scientific Лунной обсерватории). Тр. 15-й астрометр. конф. Assembly. Bremen, 2010. P. 11. СССР. 1963. С. 412—416. 42. Burns J. A Moon-Earth Radio Interferometer. Lunar 26. Яковкин А. А. Отчет о работе подкомиссии по изуче- Bases and Space Activities in the 21st Century. Houston: нию движения и фигуры Луны за 1958—1960 гг. Тр. Lunar and Planetary Institute, 1985. P. 293—300. 15-й астрометр. конф. СССР. 1963. С. 29—31. 43. Burns J. O. A review of recent lunar observatories 27. Яковкин А. А., Деменко И. М., Мизь Л. Н. Форму- workshops. Astrophysics from the Moon: Proc. Workshop. лы и методы лунной практической астрометрии. Тр. New York, 1990. P. 305—314. 16-й астрометр. конф. СССР. 1965. C. 119—121. 44. Burns J. O. The Moon as a site for astronomical 28. Яковкин А. А., Кизюн Л. Н., Деменко И. М. Формулы observatories. The Next Generation Space Telescope. 1990. и эфемериды для полевых наблюдений на Луне. Киев: P. 341. Наук. думка, 1964. 148 с. 45. Burns J. O., Mendell W. W. (Eds) Future astronomical 29. Angel R., Eisenstein D., Sivanandam S., Worden S. P., observatories on the moon. Washington: NASA, 1988. Burge J., Borra E., Gosselin C., Seddiki O., Hickson P., NASA CP-2489. 127 p. Ma Ki Bui, Foing B., Josset J.-L., Thibault S., Van 46. Cao Li, Ruan P., Cai H., Deng J., Hu J., Jiang X., Liu Zh., Susante P. A Lunar Liquid Mirror Telescope (LLMT) for Qiu Y., Wang J., Wang Sh., Yang J., Zhao F., Wei J. LUT: A deep-field infrared observations near the lunar pole. Proc. lunar-based ultraviolet telescope. Sci. China Phys., Mech. SPIE. 2006. 6265. id. 62651U. and Astron. 2011. 54, № 3. P. 558—562. 30. Arnold H. J. P. The moon’s first astronomical observatory. 47. Cappalo R. J., King R. W., Counselman C. C., Shapiro Brit. J. Photogr. 1972. 119. P. 310—311. J. J. Numerical model of the Moon’s rotation. Moon and 31. Bandfield J. L., Hayne P. O., Williams J.-P., Greenhagen Planets. 1981. 24, № 3. P. 281—289. B. T., Paige D. A. Lunar surface roughness derived from 48. Cassini G. D. Trait de l’origine et du progrès de l’astronomie. LRO Diviner Radiometer observations. Icarus. 2015. Paris: Gauthier-Villars, 1693. 43 p. 248. P. 357—372. 49. Chen P. C., Van Steenberg M. E., Oliversen R. J. Moon 32. Bely P. Y., Breckinridge J. B. Space astronomical Dust Telescopes, Solar Concentrators, and Structures. telescopes and instruments. Proc. Meet. SPIE. Orlando: Bull. Amer. Astron. Soc. 2008. 40. P. 223. SPIE, 1994. 544 p. 50. Choliy V. Ya. On the precision estimation of fundamental 33. Bestwick J. D. Reports of Sections: Report of Lunar planetary ephemerides. Kinematics and Physics of Celestial Section Meeting. J. Brit. Astron. Assoc. 1961. 71. P. 241. Bodies. 2014. 30, № 6. P. 304—307.
58 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
51. Choliy V. Ya., Kazantseva L. V., Morozhenko O. V., 64. Durst S. International Lunar Observatory Association Vidmachenko A. P., Nevodovskyi P. V. Observations of (ILOA): 3 Mission Update — ILO-X Precursor, ILO-1 stars from the lunar surface for the study of libration. Int. Polar, ILO Human Service Mission. Joint Annual Meeting Conf. Astron. and Space Phys. Kyiv, 2017. P. 98—100. of LEAG-ICEUM-SRR, held October 28-31 2008. Cape 52. Choliy V. Ya., Vidmachenko A. P., Kazantseva L. V., Canaveral, Florida. LPI Contribution No. 1446. Morozhenko O. V., Nevodovskyi P. V. Study of Moon’s 65. Durst S. International Lunar Observatory Association physical libration by observing the sky from its surface. Advancing 21st Century Astronomy from the Moon. IAU 17th Ukr. Conf. on Space Res. Odessa, 2017. P. 48. General Assembly. 2015. Meeting #29, id.2255715. 53. Choliy V. Ya., Vidmachenko A. P., Kazantseva L. V., 66. Durst S. Astronomy from the Moon: A New Frontier for Nevodovskyi P. V. Investigation of the Moon’s libration 21st Century Astrophysics. American Astronomical Society. according to observations of stars from its surface. 19 Int. 2018. AAS Meeting #232, id. 402.01. Sci. Conf. Astron. School of Young Sci. Bila Tserkva, 2017. 67. Eckhardt D. H. Theory of the libration of the Moon. P. 78—79. Moon and Planets. 1981. 25, № 1. P. 3—49. 54. Colaprete A., Ennico K., Wooden D., Shirley M., 68. Exploring the Universe: Space-Based Astronomy and Heldmann J., et al. Water and More: An Overview of Astrophysics. Eds J. M. Logsdon et al. Washington: NASA, LCROSS Impact Results. 41st Lunar and Planet. Sci. 2001. P. 501—545. Conf. The Woodlands, Texas, 2010. P. 2335. 69. Foing B. H. Community report and recommendations 55. Colaprete A., Schultz P., Heldmann J., Wooden D., from International Lunar Exploration Working Group Shirley M., Ennico K., Hermalyn B., Marshall W, Ricco A., (ILEWG). 41st COSPAR Sci. Assembly (cancelled). 2016. Elphic R. C., Goldstein D., Summy D., Bart G. D., Istanbul, Turkey. Abstract PEX.1-2-16. Asphaug E., Korycansky D., Landis D., Sollitt L. 70. Foing B. H. Towards a Moon Village: Community Detection of water in the LCROSS ejecta plume. Science. Workshops Highlights. 41st COSPAR Sci. Assembly 2010. 330. P. 463—468. (cancelled). 2016. Istanbul, Turkey. Abstract PEX.2- 56. Crites S. T., Lucey P. G. Characterization of lunar soils 7-16. using a thermal infrared microscopic spectral imaging 71. Frontera F., de Chiara P., Pasqualini G. Hard X-ray system. Amer. Geophys. Union. Fall Meeting. 2010. Abstr. (greater than 10 keV) telescope for space astronomy from N P53A-1505. the Moon. Adv. Space Res. 1994. 14, № 6. P. 89—96. 57. Cutts J. A., Swanson P. Four lunar astronomical 72. Genet R. M., Hayes D. S., Boyd L. J. Autonomous observatories — Concepts developed in the NASA 90-day Robotic Observatories (AROs) on the Moon and Earth. study for the Human Exploration Initiative. Astrophysics Int. Amateur-Professional Photoelectric Photometry from the Moon: Proc. Workshop. New York: Amer. Inst. Commun. 1990. № 42. P. 28. Phys., 1990. P. 528—537. 73. Gleckler A. D., Pflibsen K. P., Ulich B. L., Smith D. D. 58. Davis J. M., Balasubramaniam K. S., Gary G. A., Moore Surface control techniques for the segmented primary R. A lunar based solar observatory — Rationale and mirror in the large lunar telescope. Space astronomical concepts. Astrophysics from the moon: Proc. Workshop. telescopes and instruments: Proc. Meeting, Orlando (A92- New York: Amer. Inst. Phys., 1990. P. 567—577. 45151 19-89). Bellingham: Soc. Photo-Optic. Instr. 59. Di Cara D. M., Estublier D. Smart-1: An analysis of flight Engin, 1991. P. 454—471. data. Acta astronaut. 2005. 57. P. 250—256. 74. Gopalswamy N., MacDowall R. J., Kaiser M. L., De- 60. Douglas J. N., Smith H. J. A very low frequency radio maio L. D., Bale S. D., Howard R. E., Jones D. L., Kasper J. C., astronomy observatory on the Moon. Lunar bases and Kassim N. E., Lazio J. W., Weiler K. W., Reiner M. J. space activities of the 21st century. Houston: Lunar and Mission Concepts for Spacecraft and Lunar-based Radio Planetary Institute, 1985. P. 301—306. Source Imaging at Frequencies below the Ionospheric 61. Douglas J. N., Smith H. J. A very low frequency radio Cutoff. Long Wavelength Astrophysics: 26th Meet. IAU. astronomy observatory on the Moon. NASA Conf. Publ. Prague. 2006. JD12, #21. 1988. NASA CP-2489. P. 113—118. 75. Gorenstein P. High throughput X-ray telescope on a lunar 62. Drean R. J., Caylor M. A., Choi D. U., Edelsohn C. R., base. Astrophysics from the moon: Proc. Workshop. New Gurley J. G., Hagen F. A., Landecker P. B., Su G. W., York: Amer. Inst. Phys., 1990. P. 382—392. Tillman M. L., Wassgren C. R. Engineering design of an 76. Gorgolewski S. Lunar Radio Astronomy Observatory. unmanned lunar radio observatory. Robotic telescopes in Proc. 1st Lunar Int. Lab. (LIL) Symp., Athens. 1965. Ed. the 1990s: Proc. Symp., 103rd Ann. Meet. Astron. Soc. F. J. Malina. Wien: Springer, 1966. P. 78. Pacif. Laramie: Univ. Wyoming, 1991. P. 347—358. 77. Grande M., Swinyard B., Joy K. H., Kellett B. J., Crawford 63. Durst S. International Lunar observatories and power I. A., Howe C. J. X-ray Fluorescence Observations of the stations: from Hawaii to the Moon. Proc. Intern. Lunar Moon by SMART-1/D-CIXS. Proc. Europ. Planet. Sci. Conf. 2003. San Diego, 2004. P. 67. Congress 2008. Münster, Germany. 2008. P. 532.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 59 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
78. Grun E., Horanyi M., Auer S., Robertson S., Srama R., Observation. 41st Lunar and Planetary Science Conference . The Sternovsky Z. Dust Telescope on the Lunar Surface. NLSI Woodlands, 2010. LPI Contribution No. 1533. P. 1677. Lunar Science Conference. Moffett Field, California. LPI 93. Jeong M., Choi Y.-J., Kim S. S., Kang K.-I., Shkuratov Contribution № 1415, abstract № 2132. Y. G., Kaydash V. G., Videen G., Sim C.K., Kim I.-H. 79. Guo H., Liu G., Ding Y., Zhang D. Conceptual Preliminary Design of Wide-Angle Polarimetric Camera Research of Lunar-Based Earth Observation for Global for the First Korean Lunar Mission. Third Planetary Data Environmental Change. 39th COSPAR Scientific Assembly. Workshop and The Planetary Geologic Mappers Annual Mysore, 2012. P. 684. Abstract E2.2-7-12. Meeting. Flagstaff, 2017. LPI Contribution No. 1986. 80. Gusev A., Hanada H., Kikuchi F., Matsumoto K., Kosov id.7035. A., Nefedyev Y., Petrova N., Ping J., Titov O. Lunar radio- 94. Jin W., Zhang H., Yuan Y., Yang Y., Shkuratov Y. G., Lucey beacons and geodetic VLBI system for determination of P. G., Kaydash V. G., Zhu M.-H., Xue Bin, Di K., Xu Bin, physical libration of the Moon. 40th COSPAR Scientific Wan W., Xiao L., Wang Z. In situ optical measurements of Assembly. Moscow, 2014. Abstract B0.1-57-14. Chang’E-3 landing site in Mare Imbrium: 2. Photometric 81. Hall R. C. Lunar impact (NASA history series) 1. Project properties of the regolith. Geophys. Res. Lett. 2015. 42, Ranger. NASA. 1977. 476. P. 7. № 20. P. 8312—8319. 82. Hanada H., Araki H., Tazawa S. Development of a digital 95. Johnson C. L., Dietz K. L. Effects of the lunar environment zenith telescope for advanced astrometry. Sci. China- on optical telescopes and instruments. Space astronomical Phys., Mech. Astron. 2012. 55, № 4. P. 723—732. telescopes and instruments. Proc. Meet. (Orlando, Apr. 83. Hanada H., Ping J., Funazaki K., Kawano N., Petrova 1-4, 1991). (A92-45151 19-89). Bellingham: Soc. Photo- N. Development of a photographic zenith tube for Optical Instr. Engin., 1991. P. 208—218. observation of the lunar rotation and the deflection of the 96. Johnson S.W. Design of lunar base observatories. NASA vertical. Proc. IAG Symp. on Terrestrial Gravimetry. Saint Conf. Publ., NASA CP-2489. 1988. P. 127—134. Petersburg, 2010. P. 125—129. 97. Johnson S. W., Burns J. O., Chua K. M., Duric N., 84. Hayn F. Die Rotationselemente des Mondes und der Gerstle W. H. Lunar astronomical observatories — Design definitive Ort von Mösting A. Astron. Nachr. 1914. 199, studies. J. Aerospace Eng. 1990. 3. P. 211—222. № 18. P. 261—263. 98. Johnson S. W., Leonard R. S. Lunar-based platforms for 85. Hilchey J. D., Nein M. E. Lunar-based optical telescopes: an astronomical observatory. Opt. Platforms: Proc. SPIE. Planning astronomical tools of the twenty-first century. J. 1984. 493. P. 147. Brit. Int. Soc. 1995. 48, № 2. P. 77—82. 99. Johnson S. W., Rohloff K. J., Whitmire J. N., Pyrz A. P., 86. Huang Ch.-Li. LOTT: A new small telescope to monitor Ullrich G. W., Lee D. G. The Lunar Regolith as a Site lunar orientation parameters. IAU General Assembly. for an Astronomical Observatory. Space Technology and Meeting #29. 2015. id. 2300711. Science: Proc. 9th Int. Symp. M. Uemura (Ed.). Tokyo, 87. Iakovkin A. A. Formulas and Ephemerides Intended for 1971. P. 1059. Field Observations on the Moon. Kiev: Naukova dumka, 100. Johnson S. W., Taylor G. J., Wetzel J. P. Environmental 1964. 148 p. effects on lunar astronomical observatories. The Second 88. Illingworth G. D. 16 M UV-visible-IR lunar-based Conference on Lunar Bases and Space Activities of the 21st telescope. Astrophysics from the moon: Proc. Workshop. Century, NASA CP-3166. 1992. 1. P. 329—335. New York: Amer. Inst. Phys., 1990. P. 472—485. 101. Johnson S. W., Wetzel J. P. Advanced technology 89. Isobe S. Ground-based and Lunar-based Observations of for a lunar astronomical observatory. Engineering, Near-Earth Asteroids. Proc. 27th Symp. Celestial Mechanics. construction, and operations in space. Proc. Space’88 (Tokyo, 10—11 January 1995). Eds H. Kinoshita, H. Nakai. Conf. New York: ASCE, 1988. P. 1102—1113. Tokyo, 1995. P. 45. 102. Johnson S. W., Wetzel J. P. Required Technologies for 90. Isobe S. JAPAN Neo Team. A Strategy to detect the A 10-16 m UV-Visible-IR Telescope on the Moon. The NEOs: From Ground-based to Lunar-based Observations. Next Generation Space Telescope. 1990. P. 348. Interactions between Planets and Small Bodies, 23rd meet. 103. Jones D. L., MacDowall R. J., Bale S. D., Demaio L., IAU (Kyoto, 22—23 August 1997). Kyoto, 1997. Meeting Kasper J. C., Weiler K. W. Moon-based Epoch of abstract. Reionization Imaging Telescope (MERIT). Bull. Amer. 91. Isobe S. Proposed lunar-based telescopes for NEO Astron. Soc. 2005. 37. P. 458. observations. Adv. Space Res. 1999. 23, № 11. P. 1861— 104. Jonson S. W. Design of Lunar Base Observatories. Future 1863. Astronomical Observatoties on the Moon. NASA CP-2489. 92. Iwata T., Imai K., Misawa H., Noda H., Kondo T., Na- 1988. P. 127—134. kajo T., Takeuchi H., Kumamoto A., Tsuchiya F., Nariyuki 105. Karoji H. From Ground Astronomy to Space and Lunar Y., Asari K., Kawano N. A Study on the Moon-Earth Astronomical Observatory. Proc. of Advanced Space Baseline Interferometry for Jovian Low Frequency Radio Technology Workshop. 2000. P. 222.
60 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
106. Kassim N., Weiler K. W., Lazio J. W., MacDowall R. J., international lunar programs. Acta Astronautica. 2009. Jones D. L., Bale S. D., Demaio L., Kasper J. C. Solar 64, № 1. P. 3—8. and Planetary Observations with a Lunar Radio 118. Kozieł K. The Constants of the Moon’s Physical Telescope. Amer. Geophys. Union. Fall Meeting. 2007. Libration Derived on the Basis of Four Series of Abstr. N SH33A-12. Heliometric Observations from the Years 1877 to 1915. 107. Kaula W. M., Baxa P. A. The physical libration of the Icarus. 1967. 7, № 1. P . 1—28. Moon, including higher garmonic effect. Moon. 1973. 119. Kozieł K. Libration of the Moon. Physics and astronomy 8, № 3. P. 287—307. of the Moon. New York, London: Academ. Press, 1982. 108. Kazantseva L. V., Kislyuk V. S. History of lunar P. 27—59. astrometry research in Kyiv. Studies of the near-Earth 120. Koziel K. Constants of the moon’s free libration on the and small bodies of the Solar system. Proc. Int. Sci. conf. basis of heliometric observations from the years 1841— Nikolaev: Atoll, 2007. P. 300—307. 1945. Earth, Moon, and Planets. 1989. 45. P. 153—159. 109. Keller J. W., Petro N. E. The Lunar Reconnaissance 121. Krat V. A. On Solar Observations at an International Orbiter Cornerstone Mission: A Focused and Synergistic Observatory on the Moon. Proceedings of the 1st Lunar Study of Fundamental Solar System Processes at the International Laboratory. Ed. F. J. Malina. Wien: Moon. 48th Lunar and Planetary Science Conference. At Springer, 1966. P. 98. The Woodlands, Texas. 2017. LPI Contribution No. 1964. 122. Landecker P. B., Caylor M. A., Choi D. U., Drean R. J., id.2448. Edelsohn C. R., Gurley J. G., Hagen F. A., Su G. W., 110. King R. W., Counselman C. C., Shapiro J. J. Lunar Tillman M. L., Wassgren C. R. Telerobotically deployed Dynamics and selenodesy: results from analysis of lunar farside VLF observatory. Robotic telescopes in the VLBI and laser data. J. Geophys. Res. 1976. 81, № 35. 1990s. Proceedings of the Symposium, 103rd Annual P. 6251—6256. Meeting of the Astronomical Society of the Pacific. 111. Kislyuk V. S. Space exploration of the Moon: current Univ. of Wyoming, Laramie, 1991. P. 335—346. status and prospects (review). Kosm. nauka tehnol. 2013. 123. Lawrence D. J., Feldman W. C., Elphic R. C., Little R. 19, № 3. P. 5—20. C., Prettyman T. H., Maurice S., Lucey P. G., Binder A. 112. Klimas P., Rowlands N., Hickson P., Borra E. F., B. Iron abundances on the lunar surface as measured by Thibault S. Lunar liquid mirror telescope: structural the Lunar Prospector gamma-ray and neutron concepts. Space Telescopes and Instrumentation 2010: spectrometers. J. Geophys. Res. (Planets). 2002. 107E, Ultraviolet to Gamma Ray. Eds Arnaud, Monique; № 12. P. 13. Murray, Stephen S.; Takahashi, Tadayuki. Proceedings of 124. Levchenko T. A., Nevodovskyi P. V., Vidmachenko A. P., the SPIE. 2010. 7732, id. 77322U. 12 p. Morozhenko O. V., Saryboha H. V., Zbrutskyi O. V., 113. Koch D. G., Hughes B.E. Arcsec source location Ivakhiv O. V. The test of the layout of polarimeter “UPP” measurements in gamma-ray astronomy from a lunar on the telescope AZT-2. 18 Int. Sci. conf. Astron. School observatory. Physics and astrophysics from a lunar base: of Young Sci. Kyiv: Nat. Aviation Univ., 2016. P. 66—67. Proc. 1st NASA Workshop. New York: Amer. Inst. 125. Liao W.-P., Qian Sh.-B., Zejda M., Zhu Li-Y., Li Lin-J. Phys., 1989. P. 278—282. Lunar-based Ultraviolet Telescope study of the well- 114. Kondo Y., Oliversen R. J., Lowman P., Chen P. C. A known Algol-type binary TW Dra. Res. in Astron. and Moon based telescope to detect and image extrasolar Astrophys. 2016. 16, № 6. Article id. 94. planets. Bull. Amer. Astron. Soc. 2001. 33. P. 1319. 126. Liu J., Li Ch., Wang W., Zeng X., Mu L., Yang Y. 115. Kondratiev K. Ya., Gaevsky V. L., Konashenok V. N., Extraction of lunar domes from Chang’E-2 data with Reshetnikov A. I. Lunar meteorological observatory for new method. Icarus. 2019. 321. P. 29—33. observations of the Earth. Proc. of the 1st Lunar Inter- 127. Lowman P. D. Candidate sites for lunar observatories, national Laboratory (LIL) Symposium on Research in with a recommended example — The NE Orientale Geosciences and Astronomy, org. by the International Basin. Astrophysics from the moon: Proc. Workshop. Academy of Astronautics at the 16th International Annapolis, MD, 1990. P. 315—327. Astronautical Congress Athens. September 16th 1965. 128. Lowman P. D. Candidate site for a robotic lunar Ed. by F. J. Malina. Wien: Springer, 1965. P. 35. observatory: The central peak of Riccioli crater. J. Brit. 116. Konopliv A. S., Binder A. B., Hood L. L., Kucinskas A. Int. Soc. 1995. 48, № 2. P. 83—86. B., Sjogren W. L., Williams J. G. Improved Gravity Field 129. Lowman P. D. Lunar Limb Observatory: an Incremental of the Moon from Lunar Prospector. Science. 1998. Plan for the Utilization, Exploration, and Settlement of 281. P. 1476—1480. the Moon. Technical Report, National Aeronautics and 117. Konyukhov S. N., Degtyarev A. V., Kushnar’ov A. P., Space Administration. Goddard Space Flight Center Berdnik A. I. Ukrainian space engineering for Greenbelt, MD United States. 1996.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 61 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
130. Lunar and Planetary Meetings. Sky and Telescope. Space Station. Kosm. nauka tehnol. 2002. 8, № 5/6. 1959. 18. P. 299. P. 39—44. 131. Lunar and Planetary Meeting at Montreal. Sky and 145. Morozhenko O. V., Vid’Machenko A. P. Features of the Telescope. 1962. 24. P. 194. method for mapping of physical characteristics of lunar 132. Manka R. H. Electric Potential and Fields at the Lunar surface according to the data of ultraviolet polarimetry. Surface: Implications for a Lunar Plasma Observatory. 17th Ukrainian Conference on Space Research: Abstrs. Abstracts of papers presented to the Second Conference on Odessa, 2017. Lunar Bases and Space Activities of the 21st Century. 146. Morozhenko O. V., Vidmachenko A. P. Possible space Houston, TX, 1988. P. 167. experiment “Mineralogical mapping of the Moon’s 133. McCarter J. W. Site selection and its influence on the surface”. 17th Ukrainian Conference on Space Research: design of a lunar-based telescope. Conf. Paper. 1993. Abstrs. Odessa, 2017. P. 44. AIAA Paper 93-4774. 147. Morozhenko O. V., Vidmachenko A. P., Nevodovs- 134. McGraw J. T. The Lunar Transit Telescope (LTT) — an kyi P. V., Choliy V. Ya. Monitoring of global climate early lunar-based science and engineering mission. change in the Earth from the Moon. 17th Ukrainian Engineering, construction, and operations in space. III: Conference on Space Research: Abstrs. Odessa, 2017. P. 47. Space ’92; Proceedings of the 3rd International 148. Namiki N., Iwata T., Matsumoto K., Hanada H., et al. Conference., Denver, CO. May 31-June 4 1992. 2 (A93- Farside Gravity Field of the Moon from Four-Way 41976 17-12). P. 1865—1879. Doppler Measurements of SELENE (Kaguya). Science. 135. Meng X-M., Han X.-H., Wei J.-Y., Wang J., Cao Li, Qiu 2009. 323, № 5916. P. 900—905. Yu-Lei, Wu Ch., Deng J.-S., Cai H.-Bo, Xin Li-P. NUV 149. Future Astronomical Observatories on the Moon. NASA Star Catalog from the Lunar-based Ultraviolet Telescope CP-2489. NASA Conference Publication 2489 — Proc. Survey: First Release. Res. in Astron. and Astrophys. workshop American Astronomical Society, Washington, 2016. 16, N 11. Article id. 168. D. C., and the NASA Lyndon B. Johnson Space Center, 136. Migus A. Analitical lunar librational tables. Moon and Houston, Texas, and held in Houston, Texas January 10, Planets. 1980. 23, № 4. P. 391—427. 1986 “Future astronomical Observatories on the 137. Moons M. Analytical theory of libration of the Moon. Moon”. Ed. J. O. Burns. 1988. Moon and Planets. 1982. 27, № 3. P. 257—284. 150. Nefedyev Y. A., Valeev S. G, Mikeev R. R., Andreeva A. 138. Morozhenko A. V., Vid’machenko A. P. Apparatus for O., Varaksina N. Y. Analysis of data of “Clementine” monitoring of global changes in the Earth with a lunar and “Kaguya” missions and “ULCN” and “KSC-1162” base or satellite in Lagrange point. Kosm. nauka tehnol. catalogues. Adv. Space Res. 2012. 50, № 11. P. 1564— 2003. 9, № 2. P. 28—29. 1569. 139. Morozhenko A. V., Vidmachenko A. P. Moon Base and 151. Nein M. E., Hilchey J. D. The Lunar Ultraviolet Problems of Global Changes on the Earth. J. Automat. Telescope Experiment (LUTE): Enabling technology and Inform. Sci. 2004. 36, № 11. P. 27—31. for an early lunar surface payload. J. Brit. Int. Soc. 1995. 140. Morozhenko A. V., Vid’machenko A. P. Astronomical 48, № 2. P. 93—97. Polarimeters and Features of Polarimetric Observations. 152. Nevodovskyi P. V., Morozhenko O. V., Vidmachenko A. Photopolarimetry in Remote Sens. NATO Sci. Ser. II: P., Ivakhiv O., Geraimchuk M., Zbrutskyi O. Tiny Mathematics, Physics and Chemistry. 2005. 161. P. Ultraviolet Polarimeter for Earth Stratosphere from 479—486. Space Investigation. IEEE 8th International Conference 141. Morozhenko A. V., Vid’machenko A. P. Polarimetry and on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Physics of Solar System Bodies. Photopolarimetry in Systems: Technology and Applications (IDAACS-2015). Remote Sens. NATO Sci. Ser. II: Mathematics, Physics Warsaw, Poland, 2015. 1. P. 28—32. and Chemistry. 2005. 161. P. 369—384. 153. Nevodovskyy P. V., Vidmachenko A. P., Morozhenko O. V., 142. Morozhenko A. V., Vidmachenko A. P., Nevodov- Herayimchuk M. D., Ivakhiv O. V. Remote polarimetric skii P. V. Aerosol in the upper layer of Earth’s study of the stratospheric ozone layer with onboard of atmosphere. Kinematics and Physics of Celestial Bodies. microsatellite. Thirteenth Int. Sci. Conf. «AVIA-2017». Kyiv: 2013. 29, № 5. P. 243—246. Nat. Aviation Univ., 2017. P. 26.5—26.9. 143. Morozhenko A. V., Vidmachenko A. P., Nevodov- 154. Nevodovskyi P. V., Vidmachenko A. P., Morozhenko O. skiy P. V., Kostogryz N. M. On the efficiency of V., Zbrutskyi O. V., Ivahiv O. V. Testing of the working polarization measurements while studying aerosols in model of electrophotopolarimeter on telescope. the terrestrial atmosphere. Kinematics and Physics of Problems of modern power engineering and automation in Celestial Bodies. 2014. 30, № 1. P. 11—21. the system nature management (theory, practice, history, 144. Morozhenko O. V., Vid’Machenko A. P. Tasks or the education): Proc. 6 Int. Sci.-Techn. Conf. Kiev, 2017. spectropolarimetric experiment aboard the International P. 78—80.
62 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
155. Nevodovskyi P. V., Vidmachenko A. P., Morozhenko O. V., 170. Romanyuk Ya. O., Vidmachenko A. P. KIT — automated Zbrutskyi O. V., Ivahiv O. V. Application of remote polarization small telescope. Astron. School’s Report. 2015. 11, № 2. studies of the Earth in the national economy. Problems of P. 157—162. modern power engineering and automation in the system nature 171. Ruan Zh., Liu G. Ding Y. Conceptual Research of management (theory, practice, history, education): Proc. 6 Int. Lunar-based Earth Observation for Polar Glacier Sci.-Techn. Conf. Kiev, 2017. P. 73—75. Motion. 41st COSPAR Scientific Assembly: abstracts. 156. Newton I. Philosophiae Naturalis Principia Mathema- Turkey. Istanbul Congress Center (ICC), 2016. Abstract tica. Londini [i.e. London]: Jussu Societatis Regiae ac A0.2-27-16. Typis Josephi Streater, Anno 1686. 172. Samoylov A. V., Samoylov V. S., Vid’machenko A. P., 157. Noda H., Heki K., Hanada H. In situ Lunar Orientation Perekhod A. V. Using of Ahromatic and Super- Measurement (ILOM): Simulation of observation. Adv. Achromatic Zero-Order Waveplates in Polarimetric Space Res. 2008. 42, № 2. P. 358—362. Astronomical Observations. NATO Advanced Study 158. Nozette S., Lichtenberg C. L., Spudis P. D., Bonner R., Institute on Photopolarimetry in Remote Sensing and Ort W., Malaret E., Robinson M., Shoemaker E. M. The Workshop on Remote Sensing Techniques and Clementine Bistatic Radar Experiment. Science. 1996. Instrumentation: International Cooperation. Eds 274. P. 1495—1498. G.Videen, Ya. Yatskiv, A. Vid’machenko, etc. Yalta — 159. Pall E., Goode P. R. The Lunar Terrestrial Observatory: Kyiv, 2003. P. 82. Observing the Earth using photometers on the Moon’s 173. Samoylov A. V., Samoylov V. S., Vid’machenko A. P., surface. Adv. Space Res. 2009. 43, № 7. P. 1083—1089. Perekhod A. V. Achromatic and super-achromatic zero- 160. Petrova N., Gusev A., Hanada H., Heki K., Kawano N. order waveplates. J. Quant. Spectrosc. and Radiat. Interpretation of the Lunar physical libration for future Transfer. 2004. 88, № 1-3. P. 319—325. observations from the Lunar surface. European Planetary 174. Sarkar R., Chakrabarti S. K. Feasibility of spectro- Science Congress 2008: Proc. conf. Minster, Germany, photometry in X-rays (SPHINX) from the Moon. Exp. 2008. P. 231. Astron. 2010. 28, № 1. P. 61—77. 161. Petrova N., Hanada H. Computer simulating of stellar 175. Schrutka-Rechtenstamm G. Zur physischen Libration tracks for observations with the lunar polar telescope. des Mondes. Mitt. Univ. Sternw. Wien. 1965. 8, № 10. Planet. Space Sci. 2012. 68, № 1. P. 86—93. P. 151—213. 162. Petrova N. K., Hanada H. Computer simulation of 176. Shapiro M. M., Silberberg R. Celestial sources of observations of stars from the moon using the polar high-energy neutrinos as viewed from a lunar zenith telescope of the Japanese project ILOM. Solar observatory. Lunar bases and space activities of the 21st System Res. 2013. 47, № 6. P. 463—476. century. Houston, TX, Lunar and Planetary Institute, 163. Popov E. G. New long-baseline planetar/space/lunar- 1985. P. 329—333. based interferometers. Proc. SPIE. Free-Space Laser 177. Shapiro M. M., Silberberg R. High-energy neutrinos Communication Technologies XII. G. Stephen from a lunar observatory. Goddard Space Flight Center Mecherle-2000. 3932. P. 206—208. 19th Intern. Cosmic Ray Conf. 1985. 8. P. 160—163. 164. Porro I. A stellar interferometer on the Moon. PhD 178. Shkuratov Y. G., Konovalenko A. A., Stanislavsky A. A., Thesis. University of Padova, 1997. Lytvynenko L. N., Vavriv D. M., Yatskiv Y. S., Vavilo- 165. Qi Zh., Yu Yong, Cao Li, Cai H., Qiu Yu., Wei J., Tang Zh., va I. B., Vid’machenko A. P., Kordum E. L., Zarka Ph., Wang J., Deng J., Liao Sh., Guo S. Astrometric Support Rucker H. O., Zakharenko V. V., Kalinichenko N. N., for the Lunar-based Ultraviolet Telescope. Publs Astron. Ulyanov O. M., Sidorchuk M. A., Stepkin S. V. Feasible Soc. Pacif. 2015. 127, № 957. P. 1152 . Objectives of Ukrainian Participation in Prospective 166. Rayman M. D., Sanders R. S. Optical Interferometry Lunar Missions. 10th IAA Symposium on the Future of from the lunar surface. Adv. Space Res. 1996. 18, № 11. Space Exploration: Towards Space Village and Beyond. P. 45—48. Program. Torino, Italy, 2017. P. 2. 167. Robert M. L., Baker Jr. Utilization of the Laplacian 179. Shkuratov Yu. G., Kreslavsky M. A., Litvinenko L. N., method from a lunar observatory. Icarus. 1962—1963. Negoda A. A. A Prospective Ukrainian Lunar Orbiter 1, № 1—6. P. 343—345. Mission: Objectives and Scientific Payload. 33rd Annual 168. Romanyuk Ya. O., Kleschonok V. V., Reshetnyk V. M., Lunar and Planetary Science Conference. Houston, Lukyanyk I. V., Svyatogorov O. O., Guziy S. S. The Kyiv Texas. 2002. Abstract 1234. internet telescope project. Astron. Soc. India Conf. Ser. 180. Shkuratov Yu. G., Lytvynenko L. M., Shulga V. M., 2012. 7. P. 297. Yatskiv Ya. S., Vidmachenko A. P., Kyslyuk V. S. 169. Romanyuk Ya. O., Kravchuk S. G., Kleschonok V. V. Objectives of a prospective Ukrainian orbiter mission to The Kyiv Internet telescope. Bull. Ukr. Earth Orientation the Moon. Adv. Space Res. 2003. 31, № 11. P. 2341— Parameters Laboratory. 2013. 8. P. 68—70. 2345.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 63 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
181. Slyuta E. N. Physical and mechanical properties of the 195. Thompson R. Infrared Detectors for a 10 m Space or lunar soil (a review). Solar System Res. 2014. 48, № 5. Lunar Telescope. The Next Generation Space P. 330—353. Telescope, Proceedings of a Workshop. Baltimore, 182. Stehling K. R. Lunar Observatory Ocean. Atmosphere Maryland. September 13—15 1989. Ed. by P.-Y. Bely, Monitoring and Analysis for Global Change. Abstracts C. J. Burrows, G. D. Illingworth. Baltimore, MD: Space of papers presented to the Second Conference on Lunar Telescope Science Institute and Washington: NASA, Bases and Space Activities of the 21st Century. Houston, 1990. P. 310. TX, 1988. P. 232. 196. Tsuboi M., Kaifu N., Karoji H., Takeuchi S., Iwata T., 183. Stehling K. R., Levitt I. M. Lunar Astronomical Itoh N., Miyahara N. The Future Japanese Cosmic Observatory. Proceedings of the 1st Lunar International Background Aniostrophy Observatory at the Moon. Laboratory (LIL) Symposium on Research in Geosciences Astronomy from the Moon: 23rd meeting of the IAU, and Astronomy, org. by the International Academy of Joint Discussion 22 — 27 August 1997. Kyoto, Japan, Astronautics at the 16th International Astronautical meeting. Congress Athens. Ed. by F. J. Malina. Wien: Springer, 197. van Susante P. Design and Construction of a Lunar 1966. P. 48. South Pole Infrared Telescope (LSPIRT). 34th COSPAR 184. Stockman H. S. Space and lunar-based optical telescopes. Scientific Assembly, The Second World Space Congress. NASA Conf. Publ. 1988. NASA CP-2489. P. 63—71. Houston, TX, USA, 2002. meeting abstract. 185. Stooke P. J. Identification of the Chang’E 1 spacecraft 198. Vid’machenko A. P. Information-measuring and impact site on the Moon. Icarus. 2019. 319. P. 334— registering system of an astronomical polarimeter. Baltic 336. Astron. 2000. 9. P. 670—671. 186. Sūn H., Dài Sh., Yáng J., Wú J., Jiāng J. Scientific 199. Vid’machenko A. P., Delec A. S., Nevodovskiy P. V., objectives and payloads of Chang’E-1 lunar satellite. Andruk V. M. Digital panoramic polarimeter for remote J. Earth System Sci. 2005. 114, № 6. P. 789—794. investigatirn of an optical parameter of celestial bodies. 187. SURVEYOR Program Results. NASA. 1969. 436 p. Bull. Nat. Techn. Univ. Ukraine «Kyiv Polytechnic 188. Swanson P. N. The proposed NASA lunar-based Institute». Ser. Instrument Making. 2003. 26. P. 12—18. astronomical observatories. Engineering, construction, 200. Vid’Machenko A. P., Ivanov Yu. S., Morozhenko A. V., and operations in space III: Space ’92; Proceedings of Sosonkin M. G. UK spectrometer-polarimeter for the 3rd International Conference, Denver, CO, 1992. planetary monitoring aboard the ISS. Kosm. nauka 2. P. 1798—1808. tehnol. 2002. 8, №. 5/6. P. 45—50. 189. Syniavskyi I., Ivanov Yu., Vidmachenko A. P., Sergeev 201. Vid’Machenko A. P., Morozhenko A. V. Mapping of A. Using a polarizing film in the manufacture of physical characteristics of the Moon’s superficial layer panoramic Stokes polarimeters at the Main Astronomical and ultra-violet polarimetry from a lunar orbital station. Observatory of NAS of Ukraine. Proc. Int. conf. M.: Kosm. nauka tehnol. 2004. 10, № 5/6. P. 21—27. Yanus-K, 2015. P. 309—315. 202. Vid’machenko A. P., Morozhenko A. V. Mapping of the 190. Takahashi Y. A Lunar far side radio array as the first physical characteristics and mineral composition of a astronomical observatory on the Moon: Precursor superficial layer of the Moon or Mars and ultra-violet Studies. EGS XXVII General Assembly, Nice, 2002. polarimetry from the orbital station. 36th Lunar and Abstract #5174. Planetary Science Conference. League City, Texas, 2005. 191. Takahashi Y. D. A concept for a simple radio observatory Abstract #1015. at the lunar south pole. Adv. Space Res. 2003. 31, № 11. 203. Vid’Machenko A. P., Morozhenko A. V. The application P. 2473—2478. of the brewster angle data for the lunar surface mapping 192. Takahashi Y. D. Radio Interferometer Observatory Near by the real part of the refractive index. Solar System Res. the Lunar South Pole. Proc. of the Int. Lunar Conf. 2003. 2006. 40, № 6. P. 462—467. Int. Lunar Exploration Working Group 5: ILC2003 — 204. Vid’machenko A. P., Nevododvsky P. V. A cooled ILEWG 5. Ed. S. M. Durst. 2004. 108. P. 77. photomultiplier with an InGaAs photocathode deve- 193. Taylor G. J., Burns J. O., Fernini I., Johnson S. Site loped for the spectropolarimetry observations. Kine- Selection Criteria for Astronomical Observatories on the matics and Physics of Celestial Bodies. Suppl. 2000. № 3. Moon. Abstracts of papers presented to the Second P. 283—285. Conference on Lunar Bases and Space Activities of the 21st 205. Vid’Machenko A. P., Nevodovskiy P. V. Experimental Century. Houston, TX, 1988. P. 238. observations with cooled photometric head on the basis 194. Tengström E. Meeting of the Special Study Group. Vol. 49 of a photomultiplier with the InGaAs photocathode. of IAG on “Use of Geodetic Data for Studies of the Earth- Kinematics and Physics of Celestial Bodies. 2000. 16, № 1. moon System”. Bull. Géod. 1978. 52, № 4. P. 335—336. P. 72—79.
64 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
206. Vidmachenko A., Nevodovskiy P., Bardash O. Astro- 218. Williams J. G., Boggs D., Yoder Ch., Ratcliff J., Dickey nomical spectropolarimeter for remote investigation of J. Lunar rotational dissipation in solid body and molten an optical and physical properties of solar system bodies. core. J. Geophys. Res. 2001. 106E, № 11. P. 27,933— Bull. Nat. Techn. Univ. Ukraine «Kyiv Polytechnic Insti- 27, 968. tute». Ser. Instrument Making. 2003. 25. P. 45—52. 219. Wilson K. The first lunar observatory. Astron. Now. 207. Vidmachenko A. P. Observations of planets in UV. Proc. 1995. 9, № 7. P. 48—54. conf. «Scientific prospects of the space ultraviolet 220. Wilson Th. L. Particle astronomy and particle physics observatory SPECTRUM-UV». Eds B. M. Shustov, from the moon — The particle observatory. Astrophysics D. S. Wiebe. Moscow: GEOS, 2001. P. 209—220. from the Moon: Proc, Workshop, Annapolis, MD. New 208. Vidmachenko A. P., Geraimchuk M. D., Dubinec V. I., York, American Institute of Physics, 1990. P. 608—621. Nevodovskiy E. P., Nevodovskiy P. V., Petrenko S. F. 221. Woan G. Design Considerations for a Moon-Based Radio Ways of the modulation of the polarized light in Telescope Operating at Frequencies below 16 MHz. astronomical device. Bull. Nat. Techn. Univ. Ukraine Large Antennas in Radio Astronomy. Proceedings of the «Kyiv Polytechnic Institute». Ser. Instrument Making. workshop. Ed. C. G. M. Van’t Klooster, A. Van Ardenne. 2004. 27. P. 61—66. Noordwijk, Netherlands: ESTEC, 1996. P. 101. 209. Vidmachenko A. P., Ivanov Yu. S., Morozhenko A. V., 222. Woodgate B. E. Visible and Ultraviolet Detectors for Nevodovsky E. P., Syniavskyi I. I., Sosonkin M. G. High Earth Orbit and Lunar Observatories. The Next Spectropolarimeter of ground-based accompanying for Generation Space Telescope. 1990. P. 296. the space experiment «Planetary Monitoring». Kosm. 223. Xiao L, Wang Q. China’s Lunar Exploration Programme. nauka tehnol. 2007. 13, № 1. P. 63—70. 2017 Annual Meeting of the Lunar Exploration Analysis 210. Vidmachenko A. P., Ivanov Yu. S., Syniavskyi I. I. The Group. 2017. LPI Contribution No. 2041. id.5092. development of the imaging polarimeter’s polarizer on 224. Yano T., Gouda N., Kobayashi Y., Tsujimoto T., the basis of the polarizing film. Kosm. nauka tehnol. Nakajima T., Hanada H., Kanya Y., Yamada Y., Araki H., 2015. 21, № 4. P. 19—23. Tazawa S., Asari K., Tsuruta S., Kawano N. CCD 211. Vidmachenko A. P., Morozhenko A. V., Delets A. S., Centroiding Experiment for the Japan Astrometry Nevodovskii P. V., Sosonkin M. G., Ivanov Yu. S., Satellite Mission (JASMINE) and In Situ Lunar Andruk V. M. Digital panoramic polarimeter for ground- Orientation Measurement (ILOM). Publs Astron. Soc. based attending the space experiment “Planetary Pacif. 2004. 116, № 821. P. 667—673. monitoring”. Kosm. nauka tehnol. 2003. 9, № 2. P. 225. Ye H., Liu G., Ren Y., Guo H., Ding Y. Analysis of 5—9. visibility simulation of three polar regions from lunar- 212. Vidmachenko A. P., Nevodovskiy E. P., Ivanov J. S. The based earth observation. 41st COSPAR Scientific unified optics-mechanical block for surface astronomical Assembly. Istanbul, Turkey, 2016. Abstract A0.2-16-16. devices. Bull. Nat. Technical Univ. Ukraine «Kyiv 226. Yichun X., Zongyao S., Mei Yu. Remote sensing imagery Polytechnic Institute». Ser. Instrument Making. 2007. 33. in vegetation mapping: a review. J. Plant. Ecology. 2008. P. 41—48. 1, № 1. P. 9—23. 213. Vidmachenko A. P., Nevodovskiy E. P., Nevodov- 227. Yingzhuo J.,Yongliao Z., Jinsong P. Changbin X., JunY., skiy P. V. Light modulators for astronomical polarimeters. Yuanming N. The scientific objectives and payloads of Astron. School’s Report. 2005. 5, № 1-2. P. 236—241. Chang’E-4 mission. Planet. and Space Sci. 2018. 162, 214. Vilas F. Astronomical Observatories on the Moon. Abstrs № 1. P. 207—215. Lunar and Planet. Sci. conf. 1991. 22. P. 1445. 228. Zhang H., Yang Y., Yuan Ye, Jin W., Lucey P.G., Zhu M.-H., 215. Walker A. B. C., Timothy J., Hoover R. Astronomical Kaydash V.G., Shkuratov Y.G., Di K., Wan W., Xu Bin, EUV/X-ray observatories on the moon. Astrophysics Xiao L., Wang Z., Xue Bin. In situ optical measure- from the Moon: Proceedings of the Workshop, Annapolis, ments of Chang’E-3 landing site in Mare Imbrium. 1. MD. New York, American Institute of Physics, 1990. Mineral abundances inferred from spectral reflec- P. 553—566. tance. Geophys. Res. Lett. 2015. 42, № 17. P. 6945— 216. Wang J., Cao Li, Meng X.-M., Cai H.-Bo, Deng J.-S., 6950. Han Xu-Hui, Qiu Yu-Lei, Wang F., Wang Sh., Wen Wei- 229. Zhang Zh., Zhang L., Tang Yi, Huang G. Lunar-based Bin, Wu Ch., Wei J.-Y., Hu J.-Yao. Photometric Calibration solar telescope of multi-wavelength. Proc. SPIE. 2010. of the Lunar-based Ultraviolet Telescope for Its First Six 7849. id. 78492M. Months of Operation on the Lunar Surface. Res. Astron. 230. Zheng Y.-Ch., Chan K. L., Tsang K. T., Zhu Y.-Ch., Hu and Astrophys. 2015. 15, N 7. Article id. 1068. G. P., Blewett D. T., Neish C. Analysis of Chang’E-2 217. Warren P. H. The Moon. Treatise on Geochemistry. Ed. brightness temperature data and production of high A. M. Davis. Executive Editors: H. D. Holland, K. K. Tu- spatial resolution microwave maps of the Moon. Icarus. rekian. Elsevier, 2003. 1. P. 559—599. 2019. 319. P. 627—644.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 65 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
231. Zuber M. The Interior of the Moon from the Gravity 16. Tsiolkovskiy K. E. (1938). Na Lune. Grezyi o Zemle i Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) Mission. nebe, Izd. Vtoroe, M.-L.: GONTI [in Russian]. EGU General Assembly 2015. Vienna, Austria, 2015. 17. Choliy V., Bahonskiy A. (1990). Opredelenie vidimyih id.7269. mest zvezd, Dep. VINITI, 5005-V90 [in Russian]. Стаття надійшла до редакції 14.12.2017 18. Shakirov K. S. (1976). Dvizhenie Lunyi otnositelno tsen- tra mass. Saratov, izd. Saratovskogo un-ta [in Russian]. REFERENCES 19. Shevchenko V. V. (1963). Vidimyie peremescheniya Zem- li na nebe Luny. Kosm. issledovaniya, 1(2), 216—220 [in 1. Aleksandrov Yu. V. (2009). Vozmuschennoe dvizhenie Russian]. iskusstvennogo suputnika Lunyi po proektu «Ukrselena». 20. Shevchenko V. V. (1967). Astroorientatsiya na Lune pri Kosm. nauka tehnol., 15(1), 5—8 [in Russian]. fizicheskih issledovaniyah. Kosm. issledovaniya, 5(6), 2. Belkovich I. V. (1949). Fizicheskaya libratsiya Lunyi. Iz- 930—938 [in Russian]. vestiya OAE, 24, 1—246 [in Russian]. 21. Shkuratov Yu. G., Bondarenko N. V., Kachanov A. S. 3. Zharkov V. N., Pankov V. L., Kalachnikov A. A., Os- (1998). Zadachi lunnogo polyarnogo sputnika posle KA nach A. I. (1969). Vvedenie v fiziku Luny. M.: Nauka [in «Klementina». Kosm. nauka tehnol., 4(1), 46—53 [in Russian]. Russian]. 4. Kislyuk V. S. (1972). Deformatsiya selenodezicheskoy 22. Shkuratov Yu. G., Kaydash V. G., Pieters C. M. (2005). Lu- opornoy seti pod vliyaniem oshibok postoyannyih vra- nar Clinopyroxene and Plagioclase: Surface Distribution scheniya Luny. Astrometriya i astrofizika, 16, 30—40 [in and Composition. Solar System Res., 39(4), 255—266. Russian]. 23. Shkuratov Yu. G., Kislyuk V. S., Litvinenko L. N., Yats- 5. Kislyuk V. S. (1988). Geometricheskie i dinamicheskie kiv Ya. S. (2004). Model Luny 2004 dlya proekta «Ukrsele- harakteristiki Luny. K.: Naukova dumka [in Russian]. na». Kosm. nauka tehnol. Dodatok 2, 52 [in Russian]. 6. Kolachek B., Rogovski E. (1975). Opredelenie selenogra- 24. Yakovkin A. A. (1961). Metod pozitsionnyih uglov dlya ficheskih koordinat i parametrov vraschatelnogo dvizheni- opredeleniya fizicheskoy libratsii Lunyi. Izv. GAO AN ya Lunyi s ee poverhnosti po izmereniyam zenitnyih rass- USSR, 4(1), 3—13 [in Russian]. toyaniy. Astron. zhurnal, 52(4), 867—874 [in Russian]. 25. Yakovkin A. A. (1963). Astrometriya na Lune (programma 7. Kondratyuk Yu. (1972). Zavoyuvannya mizhplanetnih astrometricheskih nablyudeniy na statsionarnoy Lunnoy prostoriv. Nyu-York [in Russian]. observatorii). Trudy 15-y astrometricheskoy konferentsii 8. Kulikovskiy P. G. (1961). Yan Geveliy (k 350-letiyu so SSSR, 412—416 [in Russian]. dnya rozhdeniya). Istoriko-astronomicheskie issledovani- 26. Yakovkin A. A. (1963). Otchet o rabote podkomissii po ya, 7, 257—288 [in Russian]. izucheniyu dvizheniya i figuryi Lunyi za 1958—1960. Tru- 9. Levantovskiy V. I. (1980). Mehanika kosmicheskogo po- dy 15-y astrometricheskoy konferentsii SSSR, 29—31 [in leta v elementarnom izlozhenii. 3-e izd. M.: Nauka [in Russian]. Russian]. 27. Yakovkin A. A., Demenko I. M., Miz L. N. (1965). For- 10. Moutsulas M. D. (1973). Libratsii Lunyi. V kn. Fizika i mulyi i metodyi lunnoy prakticheskoy astrometrii. Trudy astronomiya Lunyi pod. red. Z. Kopala. M. Mir, 36—70 16-y astrometricheskoy konferentsii SSSR, 119—121 [in [in Russian]. Russian]. 11. Nefedev A. A. (1963).Vyivod postoyannyih fizicheskoy 28. Yakovkin A. A., Kizyun L. N., Demenko I. M. (1964). libratsii Lunyi po metodu krakoviana. Izv. AOE, 34, 3—38 Formulyi i efemeridyi dlya polevyih nablyudeniy na Lune. [in Russian]. K.: Nauk. Dumka [in Russian]. 12. Stolyarov G. M. (1980). Parametryi fizichekoy libratsii 29. Angel R., Eisenstein D., Sivanandam S., Worden S. P., Luny, vyivedennyie iz Kazanskih geliometricheskih ry- Burge J., Borra E., Gosselin C., Seddiki O., Hickson P., Ma adov nablyudeniy Luny. Trudy Kazan. Gor. Astron. Obser- Ki Bui, Foing B., Josset J.-L., Thibault S., Van Susante P. vatorii, 46, 141—165 [in Russian]. (2006). A Lunar Liquid Mirror Telescope (LLMT) for 13. Habibulin Sh. T. (1961). Vyivod postoyannyih fizicheskoy deep-field infrared observations near the lunar pole. Space libratsii Lunyi iz geliometricheskih nablyudeniy Gartviga Telescopes and Instrumentation I: Optical, Infrared, and v Tartu (Derpte) po dannyam obrabotki K. Kozela. Trudy Millimeter. Ed. by J. C. Mather, H. A. MacEwen, M. W. Kazan. Gor. Astron. Observatorii, 33, 1—16 [in Russian]. M.de Graauw. Proceedings of the SPIE. 6265, id. 62651U. 14. Habibulin Sh. T. (1966). Nelineynaya teoriya fizicheskoy 30. Arnold H. J. P. (1972). The moon’s first astronomical libratsii lunyi. Trudy Kazan. Gor. Astron. Observatorii, 34, observatory. Br. J. Photogr., 119, 310—311. 3—70 [in Russian]. 31. Bandfield J. L., Hayne P. O., Williams J. -P., Greenha- 15. Habibullin Sh. T. (1988). Razvitie teorii fizicheskoy librat- gen B. T., Paige D. A. (2015). Lunar surface roughness sii Lunyi i selenotsentricheskie sistemyi koordinat. Kinema- derived from LRO Diviner Radiometer observations. Ica- tika i fizika nebesnyih tel, 4(1), 35—42 [in Russian]. rus, 248, 357—372.
66 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
32. Bely P. Y., Breckinridge J. B. (1994). Space astronomical 49. Chen P. C., Van Steenberg M. E., Oliversen R. J. (2008). telescopes and instruments. Proc.of the Meet. SPIE. Or- Moon dust telescopes, solar concentrators, and struc- lando, FL, 1991. 544 p. tures. American Astronomical Society. AAS Meeting 33. Bestwick J. D. (1961). Reports of Sections: Report of Lu- #212, id.25.07. Bull. Amer. Astron. Soc., 40, 223. nar Section Meeting. J. Brit. Astron. Assoc., 71, 241. 50. Choliy V. Ya. (2014). On the precision estimation of fun- 34. Bhandari N., Srivastava N. (2015). Active moon: evidenc- damental planetary ephemerides. Kinematics and Physics es from Chandrayaan-1 and the proposed Indian mis- of Celestial Bodies, 30(6), 304—307. sions. Geosci. Lett., 1. Article id.11, 12 p. 51. Choliy V. Ya., Kazantseva L. V., Morozhenko O. V., Vid- 35. Borra E. F., Seddiki O., Angel J. R. P., Worden S. P., machenko A. P., Nevodovskyi P. V. (2017). Observations Eisenstein D., Silvanandam S., Hickson P., Ma K. A. of stars from the lunar surface for the study of libration. (2005). Deep-Field Infrared Observatory Near the Lunar International Conference Astronomy and Space Physics in Pole. J. Roy. Astron. Soc. Can., 99(4), 134. Kyiv University: abstracts. Kyiv, P. 98—100. 36. Borra W. (1991). The Case for a Liquid Mirror in a Lunar- 52. Choliy V. Ya., Vidmachenko A. P., Kazantseva L. V., Mo- Based Telescope. Astrophys. J. 373, 317—321. rozhenko O. V., Nevodovskyi P. V. (2017). Study of 37. Bruston P., Mumma M. J. (1994). Solar system explora- Moon’s physical libration by observing the sky from its tion from the Moon: Synoptic and comparative study of surface. 17th Ukrainian Conference on Space Research: bodies in our Planetary system. Adv. Space Res. 14(6), Abstracts. Odessa, P. 48. 143—158. 53. Choliy V. Ya., Vidmachenko A. P., Kazantseva L. V., 38. Burke B. F. (1985). Astronomical Interferometry on the Nevodovskyi P. V. (2017). Investigation of the Moon’s li- Moon. Lunar Bases and Space Activities in the 21st Centu- bration according to observations of stars from its surface. ry. Houston, Lunar and Planetary Institute. P. 281—291. 19 International scientific conference Astronomical School 39. Burke J. D. (1989). Lunar observatories. Spaceflight, 31, of Young Scientists. The program and abstracts. Bila Tserk- 308—309. va, P. 78—79. 40. Burke J., Kaltenegger L. (2017). Advantages of a Lunar 54. Colaprete A., Ennico K., Wooden D., Shirley M., Held- Cryogenic Astronomical. 19th EG. General Assembly, mann J., et al. (2010). Water and More: An Overview of EGU2017. Proc. conf. Vienna, Austria. P. 9326. LCROSS Impact Results. 41st Lunar and Planetary Sci- 41. Burlak O., Zaetz I., Soldatkin O., Rogutskyy I., ence Conference. March 1—5 2010. The Woodlands, Danilchenko B., Mikheev O., de Vera J.-P., Vidmachen- Texas. P. 2335. ko A., Foing B., Kozyrovska N. (2010). The inducible 55. Colaprete A., Schultz P., Heldmann J., Wooden D., Shir- CAM plants in putative lunar lander experiments. 38th ley M., Ennico K., Hermalyn B., Marshall W., Ricco A., COSPAR Scientific Assembly. P. 11. Elphic R. C., Goldstein D., Summy D., Bart G. D., As- 42. Burns J. (1985). A Moon-Earth Radio Interferometer. phaug E., Korycansky D., Landis D., Sollitt L. (2010). Lunar Bases and Space Activities in the 21st Century. Hous- Detection of water in the LCROSS ejecta plume. Science, ton, Lunar and Planetary Institute. P. 293—300. 330, 463—468. 43. Burns J. O. (1990). A review of recent lunar observatories 56. Crites S. T., Lucey P. G. (2010). Characterization of Lu- workshops. Astrophysics from the Moon: Proc. of the nar Soils Using a Thermal Infrared Microscopic Spectral Workshop. New York. P. 305—314. Imaging System. American Geophysical Union. Fall 44. Burns J. O. The Moon as a Site for Astronomical Observa- Meeting. Abstract #P53A-1505. tories. The Next Generation Space Telescope. 1990. P. 341. 57. Cutts J. A., Swanson P. (1990). Four lunar astronomical 45. Burns J. O., Mendell W. W. (1988). Future Astronomical observatories — Concepts developed in the NASA 90-day Observatories on the Moon. Future Astronomical Observa- study for the Human Exploration Initiative. Astrophysics tories on the Moon. Workshop held in Houston, TX, 10 from the moon. Proc. of the Workshop. New York: Ameri- Jan. 1986; sponsored by NASA, Johnson Space Flight can Institute of Physics. P. 528—537. Center, Houston, TX and American Astronomical Soci- 58. Davis J. M., Balasubramaniam, K. S., Gary G. A., Moo- ety. Washington, DC. re R. (1990). A lunar based solar observatory — Rationale 46. Cao Li, Ruan P., Cai H., Deng J., Hu J., Jiang X., Liu and concepts. Astrophysics from the moon. Proceedings of Zh., Qiu Y., Wang J., Wang Sh., Yang J., Zhao F., Wei J. the Workshop. New York: American Institute of Physics. (2011). LUT: A lunar-based ultraviolet telescope. Sci. P. 567—577. China Phys., Mech. and Astron., 54(3), 558—562. 59. Di Cara D. M., Estublier D. (2005). Smart-1: An analysis 47. Cappalo R. .J., King R. W., Counselman C. C., Shapiro J. J. of flight data. Acta Astronautica, 57, 250—256. (1981). Numerical model of the Moon’s rotation. Moon 60. Douglas J. N., Smith H. J. (1985). A very low frequency and Planets, 24(3), 281—289. radio astronomy observatory on the moon. Lunar bases 48. Cassini G. D. (1693). Traité de l’origine et du progrès de and space activities of the 21st century. Houston, TX, Lunar l’astronomie. Paris: Gauthier-Villars. and Planetary Institute. P. 301—306.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 67 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
61. Douglas J. N., Smith H. J. (1988). A very low frequency 74. Gopalswamy N., MacDowall R. J., Kaiser M. L., De- radio astronomy observatory on the Moon. NASA Conf. maio L.D., Bale S. D., Howard R. E., Jones D. L., Kasper J. C., Publ. NASA CP-2489. P. 113—118. Kassim N. E., Lazio J. W., Weiler K. W., Reiner M. J. 62. Drean R. J., Caylor M. A., Choi D. U., Edelsohn C. R., (2006). Mission Concepts for Spacecraft and Lunar-based Gurley J. G., Hagen F. A., Landecker P. B., Su G. W., Radio Source Imaging at Frequencies below the Iono- Tillman M. L., Wassgren C. R. (1991). Engineering de- spheric Cutoff. Long Wavelength Astrophysics, 26th meet- sign of an unmanned lunar radio observatory. Robotic tele- ing of the IAU, Joint Discussion 12. Prague, Czech Repub- scopes in the 1990s: Proceedings of the Symposium, 103rd lic. JD12, #21. Annual Meeting of the Astronomical Society of the Pa- 75. Gorenstein P. (1990). High throughput X-ray telescope cific, Univ. of Wyoming, Laramie. June 22-24 P. 347—358. on a lunar base. Astrophysics from the moon: Proceedings of 63. Durst S. (2004). International Lunar Observatories and the Workshop. Annapolis, MD (A91-56576 24-89). New Power Stations: From Hawaii to the Moon. Proc. of the York: American Institute of Physics. P. 382—392. Intern. Lunar Conf. 2003. San Diego CA, USA. P. 67. 76. Gorgolewski S. (1966). Lunar Radio Astronomy Observa- 64. Durst S. (2008). International Lunar Observatory Associ- tory. Proceedings of the 1st Lunar International Laboratory ation (ILOA): 3 Mission Update — ILO-X Precursor, (LIL) Symposium on Research in Geosciences and Astrono- ILO-1 Polar, ILO Human Service Mission. Joint Annual my: 16th International Astronautical Congress, Athens. Meeting of LEAG-ICEUM-SRR. Cape Canaveral, Florida. Ed. F. J. Malina. Wien: Springer. P. 78. LPI Contrib. No. 1446. 77. Grande M., Swinyard B., Joy K. H., Kellett B. J., Craw- 65. Durst S. (2015). International Lunar Observatory Associ- ford I. A., Howe C. J. (2008). X-ray Fluorescence Obser- ation Advancing 21st Century Astronomy from the Moon. vations of the Moon by SMART-1/D-CIXS. European IAU General Assembly. Meeting #29, id.2255715. Planetary Science Congress 2008. Proc. of the conference. 66. Durst S. (2018). Astronomy from the Moon: A New Münster, Germany. P. 532. Frontier for 21st Century Astrophysics. American Astro- 78. Grun E., Horanyi M., Auer S., Robertson S., Srama R., nomical Society – AAS Meeting #232. id. 402.01. Sternovsky Z. (2008). Dust Telescope on the Lunar Sur- 67. Eckhardt D. H. (1981). Theory of the libration of the face. NLSI Lunar Science Conference. Moffett Field, Cal- Moon. Moon and Planets, 25(1), 3—49. ifornia: NASA Ames Research Center. LPI Contribution 68. Exploring the Universe: Space-Based Astronomy and As- No. 1415, abstract no. 2132. trophysics (J. M. Logsdon) (2001). Ed. Amy Paige Snyder, 79. Guo H., Liu G., Ding Y., Zhang D. (2012). Conceptual R. D. Launius, S. J. Garber, and Regan Anne Newport. Research of Lunar-Based Earth Observation for Global Washington, D.C.: National Aeronautics and Space Ad- Environmental Change. 39th COSPAR Scientific Assem- ministration, NASA History Office, Office of Policy and bly. Mysore, India. Abstract E2.2-7-12. P. 684. Plans. Т.V: Exploring the Cosmos. P. 501—545. 80. Gusev A., Hanada H., Kikuchi F., Matsumoto K., Kosov 69. Foing B. H. (2016). Community Report and Recommen- A., Nefedyev Y., Petrova N., Ping J., Titov O. (2014). Lu- dations from International Lunar Exploration Working nar radio-beacons and geodetic VLBI system for determi- Group (ILEWG). 41st COSPAR Scientific Assembly: ab- nation of physical libration of the Moon. 40th COSPAR stracts. Turkey: At the Istanbul Congress Center (ICC). Scientific Assembly. Moscow, Russia. Abstract B0.1-57-14. Abstract PEX.1-2-16. 81. Hall R. C. (1977). Lunar impact. NASA history series. 1. 70. Foing B. H. (2016). Towards a Moon Village: Community Project Ranger. NASA. Vol. 476, p. 7. Workshops Highlights. 41st COSPAR Scientific Assembly: 82. Hanada H., Araki H., Tazawa S. (2012). Development of abstracts. Turkey: At the Istanbul Congress Center (ICC). a digital zenith telescope for advanced astrometry. Sci. Abstract PEX.2-7-16. China-Phys., Mech. Astron., 55(4), 723—732. 71. Frontera F., de Chiara P., Pasqualini G. (1994). Hard X- 83. Hanada H., Ping J., Funazaki K., Kawano N., Petrova N. ray (greater than 10 keV) telescope for space astronomy (2010). Development of a photographic zenith tube for from the Moon. Adv. Space Res., 14(6), 89—96. observation of the lunar rotation and the deflection of the 72. Genet R. M., Hayes D. S., Boyd L. J. (1990). Autono- vertical. Proc. IAG Symp. on Terrestrial Gravimetry. Saint mous Robotic Observatories (AROs) on the Moon and Petersburg, Russia. P. 125—129. Earth. Int. Amateur-Professional Photoelectric Photometry 84. Hayn F. (1914). Die Rotationselemente des Mondes und der de- Commun., No. 42, 28. finitive Ort von M sting A. Astron. Nachr., 199(18), 261—263. 73. Gleckler A. D., Pflibsen K. P., Ulich B. L., Smith D. D. 85. Hilchey J. D., Nein M. E. (1995). Lunar-based optical (1991). Surface control techniques for the segmented pri- telescopes: Planning astronomical tools of the twenty-first mary mirror in the large lunar telescope. Space stronomi- century. J. Brit. Int. Soc., 48(2), 77—82. cal telescopes and instruments: Proceedings of the Meeting, 86. Huang Ch.-Li. (2015). LOTT: A new small telescope to Orlando, A92-45151 19-89. Bellingham, WA. Society of monitor lunar orientation parameters. IAU General As- Photo-Optical Instrumentation Engineers, P. 454—471. sembly. Meeting #29, id.2300711.
68 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
87. Iakovkin A. A. (1964). Formulas and Ephemerides Intend- Site for an Astronomical Observatory. Space Technology ed for Field Observations on the Moon. Kiev: Naukova and Science: Proceedings of the ninth international sym- dumka. posium. Tokyo, Japan. P. 1059. 88. Illingworth G. D. (1990). 16 M UV-visible-IR lunar- 100. Johnson S. W., Taylor G. J., Wetzel J. P. (1992). Envi- based telescope. Astrophysics from the moon: Proceedings ronmental effects on lunar astronomical observatories. of the Workshop, Annapolis, A91-56576 24-89. New The Second Conference on Lunar Bases and Space Activi- York: American Institute of Physics. P. 472—485. ties of the 21st. Century NASA. Johnson Space Cente. 1. 89. Isobe S. (1995). Ground-based and Lunar-based Obser- P. 329—335. vations of Near-Earth Asteroids. Proceedings of the 27th 101. Johnson S. W., Wetzel J. P. (1988). Advanced technolo- Symposium on Celestial Mechanics. Ed. by Hiroshi gy for a lunar astronomical observatory. Engineering, Kinoshita and Hiroshi Nakai. Tokyo, Japan. P. 45. construction, and operations in space: Proceedings of the 90. Isobe S. (1997). JAPAN Neo Team. A Strategy to detect Space ’88 Conference, Albuquerque. New. York: Ame- the NEOs: From Ground-based to Lunar-based Observa- rican Society of Civil Engineers. P. 1102—1113. tions. Interactions between Planets and Small Bodies. 102. Johnson S. W., Wetzel J. P. (1990). Required Technolo- 23rd meeting of the IAU, Joint Discussion 6. Meeting ab- gies for A 10-16 m UV-Visible-IR Telescope on the stract. Kyoto, Japan. Moon. The Next Generation Space Telescope. P. 348. 91. Isobe S. (1999). Proposed lunar-based telescopes for 103. Jones D. L., MacDowall R. J., Bale S. D., Demaio L., NEO observations. Adv. Space Res., 23(11), 1861—1863. Kasper J. C., Weiler K. W. (2005). Moon-based Epoch 92. Iwata T., Imai K., Misawa H., Noda H., Kondo T., Na- of Reionization Imaging Telescope (MERIT). Bull. kajo T., Takeuchi H., Kumamoto A., Tsuchiya F., Nari- Amer. Astron. Soc., 37, 458. yuki Y., Asari K., Kawano N. (2010). A Study on the 104. Jonson S. W. (1988). Design of Lunar Base Observato- Moon-Earth Baseline Interferometry for Jovian Low Fre- ties. Future Astronomical Observatoties on the Moon. quency Radio Observation. 41st Lunar and Planetary Sci- NASA Conf. Publ., NASA CP-2489, 127—134. ence Conference. The Woodlands, Texas: LPI Contribu- 105. Karoji H. (2000). From Ground Astronomy to Space tion No. 1533. P. 1677. and Lunar Astronomical Observatory. Proc. Adva. Space 93. Jeong M., Choi Y.-J., Kim S. S., Kang K.-I., Shkuratov Y. Technol. Workshop, 222. G., Kaydash V. G., Videen G., Sim C. K., Kim I.-H. 106. Kassim N., Weiler K. W., Lazio J. W., MacDowall R. J., (2017). Preliminary Design of Wide-Angle Polarimetric Jones D. L., Bale S. D., Demaio L., Kasper J. C. (2007). Camera for the First Korean Lunar Mission. Third Plan- Solar and Planetary Observations with a Lunar Radio etary Data Workshop and The Planetary Geologic Mappers Telescope. American Geophysical Union, Fall Meeting. Annual Meeting. Flagstaff, Arizona. LPI Contribution Abstract #SH33A-12. No. 1986. id.7035. 107. Kaula W. M., Baxa P. A. (1973). The physical libration 94. Jin W., Zhang H., Yuan Y., Yang Y., Shkuratov Y.G., Lu- of the Moon, including higher garmonic effect. Moon, cey P.G., Kaydash V.G., Zhu M.-H., Xue Bin, Di K., Xu 8(3), 287—307. Bin, Wan W., Xiao L., Wang Z. (2015). In situ optical 108. Kazantseva L. V., Kislyuk V. S. (2007). History of lunar measurements of Chang’E-3 landing site in Mare Imbri- astrometry research in Kyiv. Studies of the near-Earth um: 2. Photometric properties of the regolith. Geophys. and small bodies of the Solar system: Proceedings of the Res. Lett., 42(20), 8312—8319. international scientific conference. Nikolaev: Atoll. 95. Johnson C. L., Dietz K. L. (1991). Effects of the lunar P. 300—307. environment on optical telescopes and instruments. 109. Keller J. W., Petro N. E. (2017). The Lunar Reconnaissance Space astronomical telescopes and instruments: Proceed- Orbiter Cornerstone Mission: A Focused and Synergistic ings of the Meeting, Orlando. A92-45151 19-89. Belling- Study of Fundamental Solar System Processes at the Moon. ham, WA: Society of Photo-Optical Instrumentation En- 48th Lunar and Planetary Science Conference. At The Wood- gineers. P. 208—218. lands, Texas. LPI Contribution No. 1964. id.2448. 96. Johnson S. W. (1988). Design of lunar base observatories. 110. King R. W., Counselman C. C., Shapiro J. J. (1976). Lunar NASA Conf. Publ., NASA CP-2489, 127—134. Dynamics and selenodesy: results from analysis of VLBI 97. Johnson S. W., Burns J. O., Chua K. M., Duric N., Gers- and laser data. J. Geophys. Res., 81(35), 6251—6256. tle W. H. (1990). Lunar astronomical observatories — De- 111. Kislyuk V. S. (2013). Space exploration of the Moon: sign studies. J. Aerospace Eng. 3. P. 211—222. current status and prospects (review). Kosm. nauka 98. Johnson S. W., Leonard R. S. (1984). Lunar-based plat- tehnol., 19(3), 5—20. forms for an astronomical observatory. Optical Platforms. 112. Klimas P., Rowlands N., Hickson P., Borra E. F., SPIE Proc., 493, 147. Thibault S. (2010). Lunar liquid mirror telescope: struc- 99. Johnson S. W., Rohloff K. J., Whitmire J. N., Pyrz A. P., tural concepts. Space Telescopes and Instrumentation Ullrich G. W., Lee D. G. (1971). The Lunar Regolith as a 2010: Ultraviolet to Gamma Ray. Eds Arnaud, Monique;
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 69 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
Murray, Stephen S.; Takahashi, Tadayuki. Proceedings 124. Levchenko T. A., Nevodovskyi P. V., Vidmachenko A. P., of the SPIE. 7732. article id. 77322U. 12 p. Morozhenko O. V., Saryboha H. V., Zbrutskyi O. V., 113. Koch D. G., Hughes B. E. (1989). Arcsec source loca- Ivakhiv O. V. (2016). The test of the layout of polarim- tion measurements in gamma-ray astronomy from a lu- eter “UPP” on the telescope AZT-2. 18 International nar observatory. Physics and astrophysics from a lunar scientific conference Astronomical School of Young Scien- base: Proceedings of the 1st NASA Workshop. New tists. The program and abstracts. Kyiv, Ukraine: National York: American Institute of Physics. P. 278—282. Aviation University. P. 66—67. 114. Kondo Y., Oliversen R. J., Lowman P., Chen P. C. 125. Liao W.-P., Qian Sh.-B., Zejda M., Zhu Li-Y., Li Lin-J. (2001). A Moon Based Telescope To Detect and Image (2016). Lunar-based Ultraviolet Telescope study of the Extrasolar Planets. Bull. Amer. Astron. Soc., 33, 1319. well-known Algol-type binary TW Dra. Res. Astron. and 115. Kondratiev K. Ya., Gaevsky V. L., Konashenok V. N., Astrophys., 16(6), article id. 94. Reshetnikov A. I. (1965). Lunar Meteorological Obser- 126. Liu J., Li Ch., Wang W., Zeng X., Mu L., Yang Y. (2019). vatory for Observations of the Earth. Proc. of the 1st Lu- Extraction of lunar domes from Chang’E-2 data with nar International Laboratory (LIL) Symposium on Re- new method. Icarus, 321, 29—33. search in Geosciences and Astronomy. 16th International 127. Lowman P. D. (1990). Candidate sites for lunar observa- Astronautical Congress Athens. Ed. by F. J. Malina. tories, with a recommended example — The NE Orien- Wien: Springer. P. 35. tale Basin. Astrophysics from the moon: Proc. of the 116. Konopliv A. S., Binder A. B., Hood L. L., Kucins- Workshop. P. 315—327. kas A. B., Sjogren W. L., Williams J. G. (1998). Im- 128. Lowman P. D. (1995). Candidate site for a robotic lunar proved Gravity Field of the Moon from Lunar Prospec- observatory: The central peak of Riccioli crater. J. Brit. tor. Science, 281, 1476—1480. Int. Soc., 48(2), 83—86. 117. Konyukhov S. N., Degtyarev A. V., Kushnar’ov A. P., 129. Lowman P. D. (1996). Lunar Limb Observatory: an In- Berdnik A. I. (2009). Ukrainian space engineering for cremental Plan for the Utilization, Exploration, and international lunar programs. Acta Astronautica, 64(1), Settlement of the Moon. Technical Report, National 3—8. Aeronautics and Space Administration. Goddard Space 118. Kozieł K. (1967). The Constants of the Moon’s Physical Flight Center Greenbelt, MD United States. Libration Derived on the Basis of Four Series of Helio- 130. Lunar and Planetary Meetings (1959). Sky and Tele- metric Observations from the Years 1877 to 1915. Ica- scope, 18, 299. rus, 7(1), 1—28. 131. Lunar and Planetary Meeting at Montreal (1962). Sky 119. Kozieł K. (1982). Libration of the Moon. Physics and and Telescope, 24, 194. astronomy of the Moon. New York, London: Academ. 132. Manka R. H. (1988). Electric Potential and Fields at the Press. Lunar Surface: Implications for a Lunar Plasma Obser- 120. Koziel K. (1989). Constants of the moon’s free libration vatory. Abstracts of papers presented to the Second Confer- on the basis of heliometric observations from the years ence on Lunar Bases and Space Activities of the 21st Cen- 1841—1945. Earth, Moon, and Planets, 45, 153—159. tury. Houston, TX. P. 167. 121. Krat V. A. (1966). On Solar Observations at an Interna- 133. McCarter J. W. (1993). Site selection and its influence tional Observatory on the Moon. Proceedings of the 1st on the design of a lunar-based telescope. Conference Pa- Lunar International Laboratory (LIL) Symposium on Re- per. AIAA Paper 93-4774. search in Geosciences and Astronomy. 16th International 134. McGraw J. T. (1992). The Lunar Transit Telescope Astronautical Congress Athens. Ed. by F. J. Malina. (LTT) — an early lunar-based science and engineering Wien: Springer. P. 98. mission. Engineering, construction, and operations in 122. Landecker P. B., Caylor M. A., Choi D. U., Drean R. J., space — III: Space ’92: Proceedings of the 3rd Interna- Edelsohn C. R., Gurley J. G., Hagen F. A., Su G. W., tional Conference., Denver, CO. A93-41976 17-12. Tillman M. L., Wassgren C. R. (1991). Telerobotically P. 1865—1879. deployed lunar farside VLF observatory. Robotic tele- 135. Meng X-M., Han X.-H.. Wei J.-Y., Wang J., Cao Li, Qiu scopes in the 1990s: Proceedings of the Symposium, Yu-Lei. Wu Ch., Deng J.-S., Cai H.-Bo, Xin Li-P. 103rd Annual Meeting of the Astronomical Society of (2016). NUV Star Catalog from the Lunar-based Ultravi- the Pacific, Univ. of Wyoming, Laramie. P. 335—346. olet Telescope Survey: First Release Research in Astronomy 123. Lawrence D. J., Feldman W. C., Elphic R. C., Little R. C., and Astrophysics. 16, N 11. Article id. 168. Prettyman T. H., Maurice S., Lucey P. G., Binder A. B. 136. Migus A. (1980). Analitical lunar librational tables. (2002). Iron abundances on the lunar surface as measured Moon and Planets, 23(4), 391—427. by the Lunar Prospector gamma-ray and neutron spec- 137. Moons M. (1982). Analytical theory of libration of the trometers. J. Geophys. Res. (Planets), 107E(12), 13. Moon. Moon and Planets, 27(3), 257—284.
70 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
138. Morozhenko A. V., Vid’machenko A. P. (2003). Appa- mentine” and “Kaguya” missions and “ULCN” and “KSC- ratus for monitoring of global changes in the Earth with 1162” catalogues. Adv. Space Res., 50(11), 1564—1569. a lunar base or satellite in Lagrange point. Kosm. nauka 151. Nein M. E., Hilchey J. D. (1995). The Lunar Ultravio- tehnol., 9(2), 28—29. let Telescope Experiment (LUTE): Enabling technology 139. Morozhenko A. V., Vidmachenko A. P. (2004). Moon for an early lunar surface payload. J. Brit. Interplanetary Base and Problems of Global Changes on the Earth. Soc. 48(2), 93—97. J. Automation and Inform. Sci., 36(11), 27—31. 152. Nevodovskyi P. V., Morozhenko O. V., Vidmachen- 140. Morozhenko A. V., Vid’machenko A. P. (2005). Astro- ko A. P., Ivakhiv O., Geraimchuk M., Zbrutskyi O. nomical Polarimeters and Features of Polarimetric Ob- (2015). Tiny Ultraviolet Polarimeter for Earth Strato- servations. Photopolarimetry in Remote Sensing, NATO sphere from Space Investigation. IEEE 8th International Sci. Ser. II: Mathematics, Physics and Chemistry, 161, Conference on Intelligent Data Acquisition and Advanced 479—486. Computing Systems: Technology and Applications 141. Morozhenko A. V., Vid’machenko A. P. (2005). Polar- (IDAACS-2015). Warsaw, Poland. Proc. 1. P. 28—32. imetry and Physics of Solar System Bodies. Photopola- 153. Nevodovskyy P. V., Vidmachenko A. P., Morozhenko O. V., rimetry in Remote Sensing, NATO Sci. Ser. II: Mathemat- Herayimchuk M. D., Ivakhiv O. V. (2017). Remote po- ics, Physics and Chemistry, 161, 369—384. larimetric study of the stratospheric ozone layer with on- 142. Morozhenko A. V., Vidmachenko A. P., Nevodovskii P. V. board of microsatellite. Thirteenth International Scien- (2013). Aerosol in the upper layer of earth’s atmosphere. tific Conference “AVIA-2017”. Kyiv, Ukraine: National Kinematics and Physics of Celestial Bodies, 29(5), 243—246. Aviation University. P. 26.5—26.9. 143. Morozhenko A. V., Vidmachenko A. P., Nevodovskiy P. V., 154. Nevodovskyi P. V., Vidmachenko A. P., Morozhenko O. V., Kostogryz N. M. (2014). On the efficiency of polariza- Zbrutskyi O. V., Ivahiv O. V. (2017). Testing of the work- tion measurements while studying aerosols in the terres- ing model of electrophotopolarimeter on telescope. trial atmosphere. Kinematics and Physics of Celestial Problems of modern power engineering and automation in Bodies, 30(1), 11—21. the system nature management (theory, practice, history, 144. Morozhenko O. V., Vid’Machenko A. P. (2002). Tasks education). Proc. 6 Int. Scientific-Technical Conf., 78—80. or the spectropolarimetric experiment aboard the Inter- 155. Nevodovskyi P. V., Vidmachenko A. P., Morozhenko O. V., national Space Station. Kosm. nauka tehnol., 8(5/6), Zbrutskyi O. V., Ivahiv O. V. (2017). Application of re- 39—44. mote polarization studies of the Earth in the national 145. Morozhenko O. V., Vid’Machenko A. P. (2017). Fea- economy. Problems of modern power engineering and au- tures of the method for mapping of physical characteris- tomation in the system nature management (theory, prac- tics of lunar surface according to the data of ultraviolet tice, history, education). Proc. 6 Int. Scientific-Technical polarimetry. 17th Ukrainian Conference on Space Re- Conf., 73—75. search: abstracts. Odessa. 156. Newton I. (1686). Philosophiae Naturalis Principia 146. Morozhenko O. V., Vidmachenko A. P. (2017). Possible Mathematica — Londini [i.e. London]: Jussu Societatis space experiment “Mineralogical mapping of the Regiae ac Typis Josephi Streater, Anno. Moon’s surface”. 17th Ukrainian Conference on Space 157. Noda H., Heki K., Hanada H. (2008). In situ Lunar Ori- Research: abstracts. Odessa. P. 44. entation Measurement (ILOM): Simulation of observa- 147. Morozhenko O. V., Vidmachenko A. P., Nevodov- tion. Adv. Space Res., 42(2), 358—362. skyi P. V., Choliy V. Ya. (2017). Monitoring of Global Cli- 158. Nozette S., Lichtenberg C. L., Spudis P. D., Bonner R., mate Change in the Earth from the Moon. 17th Ukrainian Ort W., Malaret E., Robinson M., Shoemaker E. M. Conference on Space Research: Abstracts. Odessa. P. 47. (1996). The Clementine Bistatic Radar Experiment. 148. Namiki N., Iwata T., Matsumoto K., Hanada H., et al. Science, 274, 1495—1498. (2009). Farside Gravity Field of the Moon from Four- 159. Pallé E., Goode P. R. (2009). The Lunar Terrestrial Ob- Way Doppler Measurements of SELENE (Kaguya). servatory: Observing the Earth using photometers on the Science, 323(5916), 900—905. Moon’s surface. Adv. Space Res., 43(7), 1083—1089. 149. NASA Conference Publication 2489 — Proc. workshop 160. Petrova N., Gusev A., Hanada H., Heki K., Kawano N. American Astronomical Society (1988). Washington, (2008). Interpretation of the Lunar physical libration for D.C., and the NASA Lyndon B. Johnson Space Center, future observations from the Lunar surface. European Houston, Texas, and held in Houston, Texas January 10, Planetary Science Congress 2008. Proceedings of the 1986 “Future stronomical Observatories on the Moon”. conference. Minster, Germany. P. 231. Ed. J. O. Burns. 161. Petrova N., Hanada H. (2012). Computer simulating of 150. Nefedyev Y. A., Valeev S. G, Mikeev R. R., Andree- stellar tracks for observations with the lunar polar tele- va A. O., Varaksina N. Y. (2012). Analysis of data of “Cle- scope. Planet. Space Sci., 68(1), 86—93.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 71 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
162. Petrova N. K., Hanada H. (2013). Computer simulation Lunar bases and space activities of the 21st century. Hous- of observations of stars from the moon using the polar ton, TX, Lunar and Planetary Institute. P. 329—333. zenith telescope of the Japanese project ILOM. Solar 177. Shapiro M. M., Silberberg R. (1985). High-energy neu- System Res., 47(6), 463—476. trinos from a lunar observatory. Goddard Space Flight 163. Popov E. G. (2000). New long-baseline planetar/space/ Center 19th Intern. Cosmic Ray Conf. 8. P. 160-163. lunar-based interferometers. Proc. SPIE, 3932, 206—208. 178. Shkuratov Y. G., Konovalenko A. A., Stanislavsky A. A., 164. Porro I. (1997). A stellar interferometer on the Moon. Lytvynenko L. N., Vavriv D. M., Yatskiv Y. S., Vavilova I. B., PhD Thesis. Padova. Vid’machenko A. P., Kordum E. L., Zarka Ph., Rucker H. O., 165. Qi Zh., Yu Yong, Cao Li, Cai H., Qiu Yu., Wei J., Tang Zh., Zakharenko V. V., Kalinichenko N. N., Ulyanov O. M., Wang J., Deng J., Liao Sh., Guo S. (2015). Astrometric Sidorchuk M. A., Stepkin S. V. (2017). Feasible Objec- Support for the Lunar-based Ultraviolet Telescope. tives of Ukrainian Participation in Prospective Lunar Publs Astron. Soc. Pacif., 127(957), 1152 . Missions. International Academy of Astronautics. 10th 166. Rayman M. D., Sanders R. S. (1996). Optical Interfer- IAA Symposium on the Future of Space Exploration: To- ometry from the lunar surface. Adv. Space Res., 18(11), wards Space Village and Beyond. Program. Torino, Italy. P. 2. 45—48. 179. Shkuratov Yu. G., Kreslavsky M. A., Litvinenko L. N., 167. Robert M. L., Baker Jr. (1962-1963). Utilization of the Negoda A. A. (2002). A Prospective Ukrainian Lunar Laplacian method from a lunar observatory. Icarus, Orbiter Mission: Objectives and Scientific Payload. 33rd 1(1—6), 343—345. Annual Lunar and Planetary Science Conference. Hous- 168. Romanyuk Ya. O., Kleschonok V. V., Reshetnyk V. M., ton, Texas. Abstract no. 1234. Lukyanyk I. V., Svyatogorov O. O., Guziy S. S. (2012). 180. Shkuratov Yu. G., Lytvynenko L. M., Shulga V. M., The Kyiv internet telescope project. Astron. Soc. India Yatskiv Ya. S., Vidmachenko A. P., Kyslyuk V. S. (2003). Conf. Ser.,7, 297. Objectives of a prospective Ukrainian orbiter mission to 169. Romanyuk Ya. O., Kravchuk S. G., Kleschonok V. V. the Moon. Adv. Space Res., 31(11), 2341—2345. (2013). The Kyiv Internet telescope. Bull. Ukr. Earth 181. Slyuta E. N. (2014). Physical and mechanical proper- Orientation Parameters Lab., 8, 68—70. ties of the lunar soil (a review). Solar System Res., 48(5), 170. Romanyuk Ya. O., Vidmachenko A. P. (2015). KIT — 330—353. automated small telescope. Astron. School’s Report, 182. Stehling K. R. (1988). Lunar Observatory Ocean/Atmo- 11(2), 157—162. sphere Monitoring and Analysis for Global Change. Ab- 171. Ruan Zh., Liu G. Ding Y. (2016). Conceptual Research stracts of papers presented to the Second Conference on of Lunar-based Earth Observation for Polar Glacier Lunar Bases and Space Activities of the 21st Century. Motion. 41st COSPAR Scientific Assembly, abstracts from Houston, TX. P. 232. the meeting. Turkey: Istanbul Congress Center (ICC). 183. Stehling K. R., Levitt I. M. (1966). Lunar Astronomical Abstract A0.2-27-16. Observatory. Proceedings of the 1st Lunar International 172. Samoylov A. V., Samoylov V. S., Vid’machenko A. P., Laboratory (LIL) Symposium on Research in Geosciences Perekhod A. V. (2003). Using of Ahromatic and Super- and Astronomy, 16th International Astronautical Congress Achromatic Zero-Order Waveplates in Polarimetric As- Athens. Ed. by F. J. Malina. Wien: Springer. P. 48. tronomical Observations. NATO Advanced Study Insti- 184. Stockman H. S. (1988). Space and lunar-based optical tute on Photopolarimetry in Remote Sensing and Workshop telescopes. NASA Conf. Publ., NASA CP-2489. P. 63—71. on Remote Sensing Techniques and Instrumentation: In- 185. Stooke P. J. (2019). Identification of the Chang’E 1 ternational Cooperation. Ed. by G.Videen, Ya. Yatskiv, A. spacecraft impact site on the Moon. Icarus, 319, 334— Vid’machenko, et. all. Yalta - Kyiv, Ukraine. P. 82. 336. 173. Samoylov A. V., Samoylov V. S., Vid’machenko A. P., 186. Sūn H., Dài Sh., Yáng J., Wú J., Jiāng J. (2005). Scien- Perekhod A. V. (2004). Achromatic and super-achro- tific objectives and payloads of Chang’E-1 lunar satel- matic zero-order waveplates. J. Quant. Spectrosc. and lite. J. Earth System Sci., 114(6), 789—794. Radiat. Transfer., 88(1–3), 319—325. 187. SURVEYOR Program Results. NASA. 1969. 436 p. 174. Sarkar R., Chakrabarti S. K. (2010). Feasibility of spec- 188. Swanson P. N. (1992). The proposed NASA lunar-based tro-photometry in X-rays (SPHINX) from the moon. astronomical observatories. Engineering, construction, Exp. Astron., 28(1), 61—77. and operations in space III: Space ’92; Proceedings of the 175. Schrutka-Rechtenstamm G. (1965). Zur physischen 3rd International Conference. 2. P. 1798—1808. libration des Mondes. Mitt. Univ. Sternw. Wien., 8,(10), 189. Syniavskyi I., Ivanov Yu., Vidmachenko A. P., Sergeev A. 151—213. (2015). Using a polarizing film in the manufacture of 176. Shapiro M. M., Silberberg R. (1985). Celestial sources of panoramic Stokes polarimeters at the Main Astronomi- high-energy neutrinos as viewed from a lunar observatory. cal Observatory of NAS of Ukraine. Proceedings of the
72 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
International conference. Terskol — M.: Yanus-K. 202. Vid’machenko A. P., Morozhenko A. V. (2005). Map- P. 309—315. ping of the physical characteristics and mineral compo- 190. Takahashi Y. (2002). A Lunar Far Side Radio Array As sition of a superficial layer of the Moon or Mars and ul- The First Astronomical Observatory On The Moon: tra-violet polarimetry from the orbital station. 36th Lu- Precursor Studies. EGS XXVII General Assembly. Nice. nar and Planetary Science Conference. League City, Abstract #5174. Texas. Abstract #1015. 191. Takahashi Y. D. (2003). A concept for a simple radio ob- 203. Vid’Machenko A. P., Morozhenko A. V. (2006). The servatory at the lunar south pole. Adv. Space Res., application of the brewster angle data for the lunar sur- 31(11), 2473—2478. face mapping by the real part of the refractive index. So- 192. Takahashi Y. D. (2004). Radio Interferometer Observa- lar System Res., 40(6), 462—467. tory Near the Lunar South Pole. Proc. of the Interna- 204. Vid’machenko A. P., Nevododvsky P. V. (2000). A cooled tional Lunar Conference 2003. International Lunar Ex- photomultiplier with an InGaAs photocathode developed ploration Working Group 5: ILC2003 — ILEWG 5. Ed. for the spectropolarimetry observations. Kinematika i by S. M. Durst. 108. P. 77. Fizika Nebesnykh Tel. Suppl., No. 3, 283—285. 193. Taylor G. J., Burns J. O., Fernini I., Johnson S. (1988). 205. Vid’Machenko A. P., Nevodovskiy P. V. (2000). Experi- Site Selection Criteria for Astronomical Observatories mental observations with cooled photometric head on on the Moon. Abstracts of papers presented to the Second the basis of a photomultiplier with the InGaAs photo- Conference on Lunar Bases and Space Activities of the 21st cathode. Kinematika i Fizika Nebesnykh Tel, 16(1), Century. Houston, TX. P. 238. 72—79. 194. Tengström E. (1978). Meeting of the Special Study 206. Vidmachenko A., Nevodovskiy P., Bardash O. (2003). Group. Vol. 49 of IAG on “Use of Geodetic Data for Astronomical spectropolarimeter for remote investiga- Studies of the Earth-moon System”. Uppsala, Sweden, tion of an optical and physical properties of solar system 7-9 August 1978. Bull. G od siqu, 52(4), 335—336. bodies. Bull. Nat. Techn. Univ. Ukr. “Kyiv Polytechnic 195. Thompson R. (1990). Infrared Detectors for a 10 m Institute”. Ser. Instrument Making, 25, 45—52. Space or Lunar Telescope. The Next Generation Space 207. Vidmachenko A. P. (2001). Observations of planets in Telescope, Proceedings of a Workshop. Eds P.-Y. Bely, UV. “Ultraviolet Universe, Proceedings of the Confer- C. J. Burrows, G. D. Illingworth. Baltimore, MD: Space ence “Scientific prospects of the space ultraviolet obser- Telescope Science Institute and Washington. P. 310. vatory SPECTRUM-UV”. Ed. by B. M. Shustov, D. S. 196. Tsuboi M., Kaifu N., Karoji H., Takeuchi S., Iwata T., Wiebe. Moscow: GEOS. P. 209—220. Itoh N., Miyahara N. (1997). The Future Japanese Cos- 208. Vidmachenko A. P., Geraimchuk M. D., Dubinec V. I., mic Background Aniostrophy Observatory at the Moon. Nevodovskiy E. P., Nevodovskiy P. V., Petrenko S. F. Astronomy from the Moon, 23rd meeting of the IAU, Joint (2004). Ways of the modulation of the polarized light in as- Discussion. Meeting abstract. Kyoto, Japan. tronomical device. Bull. Nat. Techn. Univ. Ukr. “Kyiv Poly- 197. van Susante P. (2002). Design and Construction of a Lu- technic Institute”. Ser. Instrument Making, 27, 61—66. nar South Pole Infrared Telescope (LSPIRT). 34th CO- 209. Vidmachenko A. P., Ivanov Yu. S., Morozhenko A. V., SPAR Scientific Assembly, The Second World Space Con- Nevodovsky E. P., Syniavskyi I. I., Sosonkin M. G. gress. Houston, TX, USA. Meeting abstract. (2007). Spectropolarimeter of ground-based accompa- 198. Vid’machenko A. P. (2000). Information-measuring nying for the space experiment “Planetary Monitoring”. and registering system of an astronomical polarimeter. Kosm. nauka Tehnol., 13(1), 63—70. Baltic Astron., 9, 670—671. 210. Vidmachenko A. P., Ivanov Yu. S., Syniavskyi I. I. 199. Vid’machenko A. P., Delec A. S., Nevodovskiy P. V., (2015). The development of the imaging polarimeter’s Andruk V. M. (2003). Digital panoramic polarimeter for polarizer on the basis of the polarizing film. Kosm. nau- remote investigatirn of an optical parameter of celestial ka tehnol., 21(4), 19—23. bodies. Bull. Nat. Techn. Univ. Ukr. «Kyiv Polytechnic 211. Vidmachenko A. P., Morozhenko A. V., Delets A. S., Institute». Ser. Instrument Making, 26, 12—18. Nevodovskii P. V., Sosonkin M. G., Ivanov Yu. S., An- 200. Vid’Machenko A. P., Ivanov Yu. S., Morozhenko A. V., druk V. M. Digital panoramic polarimeter for ground- Sosonkin M. G. (2002). UK spectrometer-polarimeter based attending the space experiment “Planetary moni- for planetary monitoring aboard the ISS. Kosm. nauka toring”. Kosm. nauka Tehnol., 2003. 9(2), 5—9. tehnol., 8(5/6), 45—50. 212. Vidmachenko A. P., Nevodovskiy E. P., Ivanov J. S. 201. Vid’Machenko A. P., Morozhenko A. V. (2004). Map- (2007). The unified optics-mechanical block for sur- ping of physical characteristics of the Moon’s superficial face astronomical devices. Bull. Nat. Techn. Univ. layer and ultra-violet polarimetry from a lunar orbital Ukr. “Kyiv Polytechnic Institute”. Ser. Instrument Mak- station. Kosm. nauka tehnol., 10(5/6), 21—27. ing, 33, 41—48.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 73 А. П. Відьмаченко, Л. В. Казанцева, О. В. Мороженко, В. Я. Чолій, П. В. Неводовський
213. Vidmachenko A. P., Nevodovskiy E. P., Nevodovskiy P. V. 224. Yano T., Gouda N., Kobayashi Y., Tsujimoto T., Naka- (2005). Light modulators for astronomical polarime- jima T., Hanada H., Kanya Y., Yamada Y., Araki H., ters. Astron. School’s Report, 5(1-2), 236—241. Tazawa S., Asari K., Tsuruta S., Kawano N. (2004). 214. Vilas F. (1991). Astronomical Observatories on the CCD Centroiding Experiment for the Japan Astrometry Moon. Abstrs Lunar and Planetary Sci. Conf., 22, 1445. Satellite Mission (JASMINE) and In Situ Lunar Orien- 215. Walker A. B. C., Timothy J., Hoover R. (1990). Astro- tation Measurement (ILOM). Publs Astron Soc. Pacif., nomical EUV/X-ray observatories on the moon. Astro- 116(821), 667—673. physics from the moon: Proceedings of the Workshop. 225. Ye H., Liu G., Ren Y., Guo H., Ding Y. (2016). Analysis New York: American Institute of Physics. P. 553—566. of visibility simulation of three polar regions from lunar- 216. Wang J., Cao Li, Meng X.-M., Cai H.-Bo, Deng J.-S., based earth observation. 41st COSPAR Scientific Assem- Han Xu-Hui, Qiu Yu-Lei, Wang F., Wang Sh., Wen Wei- bly: abstracts. Turkey: Istanbul Congress Center (ICC). Bin, Wu Ch., Wei J.-Y., Hu J.-Yao. (2015). Photometric Abstract A0.2-16-16. Calibration of the Lunar-based Ultraviolet Telescope for 226. Yichun X., Zongyao S., Mei Yu. (2008). Remote sensing Its First Six Months of Operation on the Lunar Surface. imagery in vegetation mapping: a review. J. Plant Ecol- Res. Astron. and Astrophys., 15(7), article id. 1068. ogy, 1(1), 9—23. 217. Warren P. H. (2003). The Moon. Treatise on Geochem- 227. Yingzhuo J.,Yongliao Z., Jinsong P. Changbin X., JunY., istry. 1. Ed. A. M. Davis. Executive Editors: H. D. Hol- Yuanming N. (2018). The scientific objectives and pay- land, K. K. Turekian. Elsevier. P. 559—599. loads of Chang’E-4 mission. Planetary and Space Sci., 218. Williams J. G., Boggs D., Yoder Ch., Ratcliff J., Dickey 162(1), 207—215. J. (2001). Lunar rotational dissipation in solid body and 228. Zhang H., Yang Y., Yuan Ye., Jin W., Lucey P. G., molten core. J. Geophys. Res., 106E(11), 27,933— Zhu M.-H., Kaydash V. G., Shkuratov Y. G., Di K., 27,968. Wan W., Xu Bin, Xiao L., Wang Z., Xue Bin (2015). In situ 219. Wilson K. (1995). The first lunar observatory. Astronomy optical measurements of Chang’E-3 landing site in Mare Now., 9(7), 48—54. Imbrium. 1. Mineral abundances inferred from spectral 220. Wilson Th. L. (1990). Particle astronomy and particle reflectance. Geophys. Res. Lett., 42(17), 6945—6950. physics from the moon — The particle observatory. As- 229. Zhang Zh., Zhang L., Tang Yi, Huang G. (2010). Lu- trophysics from the moon: Proceedings of the Workshop. nar-based solar telescope of multi-wavelength. Proc. New York: American Institute of Physics. P. 608—621. SPIE 7849. id. 78492M. 221. Woan G. (1996). Design Considerations for a Moon- 230. Zheng Y.-Ch., Chan K. L., Tsang K. T., Zhu Y.-Ch., Based Radio Telescope Operating at Frequencies below Hu G. P., Blewett D. T., Neish C. (2019). Analysis of 16 MHz. Large Antennas in Radio Astronomy. Proceed- Chang’E-2 brightness temperature data and production ings of the workshop. Ed. C. G. M. Van’t Klooster and A. of high spatial resolution microwave maps of the Moon. Van Ardenne. Noordwijk, Netherlands. ESTEC. P. 101. Icarus, 319, 627—644. 222. Woodgate B. E. (1990). Visible and Ultraviolet Detectors 231. Zuber M. (2015). The Interior of the Moon from the for High Earth Orbit and Lunar Observatories. The Next Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) Mis- Generation Space Telescope. P. 296. sion. EGU General Assembly 2015. Vienna, Austria. 223. Xiao L, Wang Q. (2017). China’s Lunar Exploration id.7269. Programme. 2017 Annual Meeting of the Lunar Explora- Received 14.12.2017 tion Analysis Group. LPI Contribution No. 2041. id.5092.
74 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Астрономічні спостереження та моніторингові дослідження Землі з поверхні чи з орбіти Місяця і їхній наземний супровід
А. П. Видьмаченко 1,2, Л. В. Казанцева 3, Ключевые слова: Луна, селенология, астрономические на- А. В. Мороженко 1, В. Я. Чолий 1,4, П. В. Неводовский 1 блюдения, история астрономии и космонавтики, лунная база, физическая либрация Луны, наблюдения с лунной 1 Главная астрономическая обсерватория поверхности. Национальной академии наук Украины, Киев, Украинa 2 Национальный университет биоресурсов A. P. Vidmachenko 1,2, L. V. Kazantseva 3, и природопользования Украины, Киев, Украинa O. V. Morozhenko 1, V. Ya. Choliy 1,4, P V. Nevodovskyi1 3 Астрономическая обсерватория Киевского 1Main Astronomical Observatory of the National Academy национального университета имени Тараса Шевченко, of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine Киев, Украинa 2National University of Life and Environmental Sciences 4 Киевский национальный университет of Ukraine, Kyiv, Ukraine имени Тараса Шевченко, Киев, Украинa 3Astronomical Observatory, Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine АСТРОНОМИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ 4 Taras Shevchenko National University of Kyiv, Ukraine И МОНИТОРИНГОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗЕМЛИ С ПОВЕРХНОСТИ ИЛИ С ОРБИТЫ ЛУНЫ ASTRONOMICAL OBSERVATIONS И ИХ НАЗЕМНОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕ AND MONITORING SURVEYS OF THE EARTH FROM THE SURFACE OR FROM THE MOON’S Современное состояние развития космической отрасли ORBIT AND THEIR GROUND SUPPORT в передовых странах мира подошло вплотную к созда- нию на Луне постоянно действующей базы. Такой доро- The current progress of the space industry in the advanced гостоящий проект должен предусматривать максималь- countries of the world came close to the creation of a perma- ную экономическую отдачу и использование полезной nent base on the Moon. Such an expensive project should pro- научной нагрузки для широкого круга исследований в vide for maximum economic returns and the use of useful sci- различных областях науки. К научным лунным программ entific workload for a wide range of research in various fields должны быть включены вопросы, которые невозмож- of science. The scientific lunar programs should include issues но решить наземными методами. В работе приводится that cannot be solved by ground methods. In this article, we историческая справка по исследованиям Луны, краткая present a historical background of the study of the Moon, a хронология таких исследований и перечень задач, кото- short chronology of such studies and a list of tasks that can be рые можно решать по лунной базе. Рассмотрены особен- solved from the lunar base. Among them, the features of the ности минералогического картирования поверхностно- mineralogical mapping of the surface layer, the possibility of го слоя, возможность использования лунной базы для using the lunar base for astronomical observations, projects of астрономических наблюдений, проекты расположения the location of observatories on the lunar surface, objects for обсерваторий на поверхности Луны, объекты для на- observations from the lunar surface, and suggested methods блюдений с лунной поверхности и предложены методы for such studies were considered. Some of these studies can таких исследований. Некоторые из подобных исследо- be performed using the special equipment installed at the in- ваний можно будет выполнять, используя специальную dustrial research base proposed by State Design Bureau «Yu- аппаратуру, установленную на предложенной Государ- zhnoye» for deployment on the Moon. One of the tasks is to ственным конструкторским бюро «Южное» для развер- study the libration of the Moon from observations of diurnal тывания на Луне промышленно-исследовательской базе. and annual tracks of stars by comparing them with theoreti- Одной из задач является исследование либрации Луны cal models of the internal structure of the satellite. It is also по наблюдениям суточных и годовых треков звезд путем proposed to use the lunar base for photometric, spectral and их сравнения с теоретическими моделями внутреннего spectropolarimetric studies of the Earth. строения нашего спутника. С лунной базы также пред- Keywords: Moon, selenology, astronomical observations, лагается выполнять фотометрические, спектральные и history of astronomy and astronautics, monthly basis, physical спетрополяриметрические исследования Земли. libration of the Moon, observation from the lunar surface.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 75 Історія космічних досліджень
https://doi.org/ 10.15407/knit2019.05.76 УДК 929:93/94 О. Г. Стрелко, О. Я. Пилипчук, Ю. А. Бердниченко Державний університет інфраструктури та технологій, Київ, Україна ДО П’ЯТДЕСЯТИРІЧЧЯ ПЕРШОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ ЗІ ЗВАРЮВАННЯ У КОСМОСІ
Стаття присвячена відображенню історичних етапів зародження ідеї, підготовки та проведення перших експериментів зі зварювання матеріалів у космосі, виконаних 16 жовтня 1969 року радянськими льотчиками-космонавтами Георгієм Степановичем Шоніним и Валерієм Миколайовичем Кубасовим на космічному кораблі «Союз-6». Оцінено внесок як окремих спеціалістів, так і цілих організацій у вирішення завдань підготовки експерименту, розробки та виготовлення необхідного обладнання. Показано провідну роль у вирішення вказаних завдань групи українських вчених Інституту електрозварю- вання ім. Є. О. Патона на чолі з академіком Борисом Євгеновичем Патоном. Досліджено чотириетапну періодизацію розробки, виготовлення та тестування обладнання та підготовки експерименту зі зварювання в космосі. Показано важ- ливість результатів експериментів в умовах, що імітують космічні, для підготовки проведення експерименту безпосеред- ньо в умовах космосу. Проведені дослідження дозволили виявити найбільш характерні особливості зварювання в умовах невагомості і вакууму. Показано, що саме шляхом детального аналізу результатів проведених наземних експериментів, а також експериментів на літаючій лабораторії ТУ-104, були відібрані найбільш перспективні методи для зварювання в умовах космосу, а саме: електронно-променеве зварювання; зварювання плавким електродом і зварювання стисненою дугою. Розглянуто особливості технічних рішень, які були втілені при розробці та виготовленні комплексного, повністю автономного пристрою для зварювання «Вулкан», що дозволяв виконувати на орбіті в автоматичному режимі електрон- но-променеве зварювання, зварювання стисненою дугою низького тиску і дугове зварювання плавким електродом. Пока- зано, що визначальний внесок у розробку зварювальної установки «Вулкан» та підготовку першого у світі експерименту зі зварювання у космосі зробили українські вчені Інституту електрозварювання ім. Є. О. Патона та Інституту електро- динаміки. Ключові слова: історія космонавтики, зварювання в космосі, зварювальна установка «Вулкан», внесок українських вчених.
ВСТУП ли цей складний і ризикований експеримент, за- думаний ще на початку 1960-х років минулого сто- 16 жовтня 1969 р. радянські льотчики-космонавти ліття академіками С. П. Корольовим і Б. Є. Пато- Георгій Степанович Шонін и Валерій Миколайович ном [9, 10, 15], стали фундаторами в науково-до- Кубасов вперше в світі провели в умовах космосу слідному технологічному освоєнні космосу. За ці зварювальний експеримент, який ліг в основу но- 50 років у космосі було проведено кілька сотень вого науково-технічного напрямку — космічної подібних експериментів фундаментального і прак- технології [1, 10, 14]. Вчені та фахівці різних науко- тичного спрямування [1, 8, 27, 28]. Стрімкий роз- вих і виробничих організацій СРСР, що підготува- виток космічної технології в СРСР позначився і на тематиці, і на обсязі наукових досліджень [1, 8]. © О. Г. СТРЕЛКО, О. Я. ПИЛИПЧУК, Ю. А. БЕРДНИЧЕНКО, 2019
76 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5: 76—84 До п’ятдесятиріччя першого експерименту зі зварювання у космосі
Метою даної роботи є відображення історич- самій нашій планеті. Адже зварювання зародило- них етапів зародження ідеї, підготовки та прове- ся в наших земних умовах, і тут йому належить дення перших експериментів з технологій обро- досягти небачених висот. Втім, чому я кажу «зва- блення матеріалів у космічному просторі, а та- рювання»? Вже зараз воно все більше і більше зі- кож оцінка внеску українських вчених при вирі- ставляється зі склеюванням, коли встановлюєть- шенні вказаних завдань. ся зв’язок між «чужими» атомами в металах без їхнього попереднього розплавлення. У цих ви- МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ падках термін «зварювання» звучатиме як анах- ронізм. Перспективний напрямок розвитку зва- Використання історичного методу [20—22, 25, рювання — відмова від розплавлення металу і ви- 26] для систематизації та критичної оцінки літе- користання ультразвукових коливань, сил тертя, ратурних джерел дозволили відокремити най- енергії вибуху. Однак це не означає, що розплав- більш суттєві факти у сучасному стані вивчення лення металу буде зовсім виключено зі зварюван- тематики досліджень та проаналізувати резуль- ня. Нарівні з дугою, електронними та світловими тати інших дослідників, що дозволило визначи- променями знайдуть застосування також іонний ти напрямки власних пошуків. промінь, розпечена плазма. Наразі широко засто- совується новий вид зварювання концентрова- АНАЛІЗ ЛІТЕРАТУРНИХ ДЖЕРЕЛ ним потоком електронів у вакуумі — так зване На початку 1960-х років СРСР і США, в супер- електронно-променеве зварювання. Небачена ра- ництві один з одним, далеко випередили інші ніше концентрація енергії дозволяє проплавляти країни в розвитку практичної космонавтики. «кинджальним» швом метал величезної товщи- Вже в цей час було розпочато розробку перших ни». Повертаючись до теми космічного зварю- проектів довгодіючих космічних орбітальних вання, Борис Євгенович торкнувся її значення станцій. Звісно, саме тоді виникла думка, що для для створення орбітальних станцій, місячних міст їхнього створення, обслуговування і ремонту і міжпланетних кораблів [24]: «Абсолютна рівно- буде необхідне зварювання в космосі. На жаль, міцність зварювання дозволить конструкторам специфіка тих років полягала в тому, що супер- з’єднувати нові матеріали для космічних кора- ництво двох країн не тільки призвело до бурхли- блів. Міцні з’єднання металів з керамікою, мета- вого розвитку космонавтики, а й змушувало не- лів з плівками (для самогерметизації) — ось над гайно засекречувати всі нові дослідження, спря- чим потрібно працювати вченим. І це не якісь мовані на освоєння космічного простору. Тому віддалені проекти. В даний час в умовах лаборато- наразі мало що відомо про практичну реалізацію рій є теоретична можливість зварювати всі метали в ті роки науково-дослідних робіт зі зварювання між собою в різних комбінаціях, а також зварюва- в космосі у США. Перші публікації про зварю- ти метали з неметалами. Письменники-фантасти вання в космосі носили радше популяризатор- у своїх творах люблять описувати гострі моменти, ський, ніж науковий характер [4—7]. Проте уже в коли навіть маленькі осколки метеоритів проби- цих роботах найбільш перспективним для кос- вають обшивки космічних кораблів. І якщо в мічних умов називалося електронно-променеве один з відсіків все-таки потрапить метеорит, то в зварювання. Наразі, безумовно, становить ін- ліквідації аварії космонавтам допоможе механіч- терес більш докладна інформація про розвиток у ний робот-зварювальник. Електронні оператори цей період робіт зі зварювання в космосі в СРСР за соті долі секунди визначать рівень аварії, ви- і внесок українських учених. рахують за швидкістю падіння тиску розмір ура- Новий час ставив перед Інститутом електро- ження, миттєво дадуть завдання роботу-зварнику. зварювання і нові завдання. Ще в 1964 році Борис Ще більша роль працям даного профілю буде від- Євгенович Патон писав [24]: «Намагаючись уяви- водитися під час будівництва всіх без винятку ти собі зварювання у міжзоряному просторі, мені космічних об’єктів. Як бачите, зварювання по- б у першу чергу хотілося заглянути у майбутнє і на кликане зіграти велику роль у завоюванні космо-
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 77 О. Г. Стрелко, О. Я. Пилипчук, Ю. А. Бердниченко
ки космонавтів ім. Ю. А. Гагаріна, підприєм- ство «Зірка», Інститут космічних досліджень Академії наук СРСР, Інститут земного магне- тизму, іоносфери і поширення радіохвиль, Центр керування польотами, а також Інститут електродинаміки Академії наук УРСР та Фізико- технічний інститут низьких температур Акаде- мії наук УРСР. Дослідження почалися в тому ж 1964 році. Програмою передбачалося кілька етапів [16, 28]. На першому етапі розроблялася експеримен- тальна зварювальна апаратура для низки най- більш перспективних в умовах космосу способів зварювання. Характерно, що ця апаратура одра- зу ж розраховувалася на енергоживлення від ав- тономних акумуляторних батарей, що імітують бортову мережу космічних апаратів. Одночасно розроблялися дослідні вакуумні стенди, які най- більшою мірою повинні були імітувати умови космосу. На другому етапі проводилися дослі- дження декількох способів зварювання в назем- них лабораторіях з використанням експеримен- тального обладнання та дослідницьких вакуум- них стендів. Це дозволило імітувати космічний вакуум і властиві космосу температури. На цьо- му ж етапі досліджувалася можливість викорис- тання в космосі різних захисних і плазмоутво- Рис. 1. Зварювальна установка «Вулкан» [22] рювальних газів, визначалися оптимальні режи- ми зварювання, різання та інших технологічних су. У майбутньому воно займе гідне місце серед процесів. На третьому етапі дослідження прова- інших творінь людського розуму». дилися вже з використанням засобів, прийнятих У 1964 р. в Інституті електрозварювання при випробувані космічних апаратів і тренуванні ім. Є. О. Патона Академії наук УРСР (далі — космонавтів. Це літаюча лабораторія, що дозво- ІЕЗ) спільно з дослідно-конструкторським ляє короткочасно багато разів відтворювати стан бюро ДКБ-1 (м. Корольов Московської обл.) невагомості, і барокамери, які давали можли- була розроблена комплексна програма науко- вість імітувати роботу у відкритому космосі. В вих досліджень, метою якої було створення них розміщувалися зварювальна апаратура і ви- апаратури і технологій для з’єднання матеріалів пробувальні стенди. Нарешті, четвертий етап — у космосі методом зварювання [1, 9, 23, 28]. Ці це випробування зварювальної апаратури і тех- роботи вже більш як 50 років очолює академік нологій вже безпосередньо в космосі. Спочатку Б. Є. Патон. Для виконання робіт в ІЕЗ було ніяких публікацій про ці роботи не було. створено спеціальну групу. Слід зауважити, що Науково-технічні статті, присвячені проблемі починаючи з перших розробок і експериментів зварювання в космосі, почали друкуватися в ра- зі зварювання в космосі ІЕЗ співпрацював з ба- дянських журналах лише після проведення в гатьма організаціями та інститутами, основни- 1969 р. перших космічних зварювальних експе- ми з яких були Ракетно-космічна корпорація риментів [2, 14, 17, 18]. Натомість в американ- «Енергія» ім. С. П. Корольова, Центр підготов- ських і європейських журналах проблема зварю-
78 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 До п’ятдесятиріччя першого експерименту зі зварювання у космосі
Рис. 2. Льотчики-космонавти Георгій Степанович Шонін (а) і Валерій Миколайович Кубасов (б), які виконували перший експеримент зі зварювання в космосі [28]
вання наприкінці 1960-х років обговорювалася електрозварювання ім. Е. О. Патона був створе- ширше. Але інформації про розробку у США в ний спеціальний творчий колектив, який присту- цей період будь-якої комплексної програми до- пив до створення експериментального обладнан- сліджень не було [16, 28]. Розроблена в СРСР ня та розробки основ технології зварювання, рі- програма досліджень активно розвивалася і вдо- зання і нанесення покриттів в космосі. Процеси сконалювалася до 1991 р. За цей період викона- паяння в космосі почали досліджуватися на більш но величезну кількість експериментів, проведе- пізніх етапах [28]. Загальне керівництво здійсню- но випробування великої кількості зразків кос- валося Б. Є. Патоном, розробка експерименталь- мічної зварювальної апаратури і різних техноло- ної апаратури проводилася під керівництвом гічних процесів. І весь цей час викладена вище В. Є. Патона, а координація робіт виконавців, що етапність досліджень зберігалася незмінною, бо працювали в різних підрозділах інституту, здій- давала можливість найкраще підготуватися до снювалася Д. А. Дудком [16, 23]. Основні кон- робіт в космосі. структорські роботи з механічної частини об- На початку 1960-х років було розроблено кон- ладнання виконували Г. П. Дубенко, В. В. Стесін, цепцію застосування найбільш перспективних в О. А. Загребельний, а проектування електричної час- умовах космосу способів зварювання і розпочато тини виконувалось Г. Я. Хлистиковим та О. П. Ра- розробку експериментальної апаратури, створено зинковим. Електронно-променеву гармату (ЕПГ) системи електроживлення, електрокерування і розробили О. К. Назаренко та В. І. Чалов, системи телеметрії [16]. Як уже згадувалося, для проведен- живлення для ЕПГ створив В. Д. Шелягін, а ін- ня перших космічних досліджень в Інституті верторні джерела живлення — Ю. І. Драбович та
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 79 О. Г. Стрелко, О. Я. Пилипчук, Ю. А. Бердниченко
форвакуумних і сорбційно-гетерних високоваку- умних насосів, реєструвальних приладів (звичай- ні і швидкісні кінокамери, осцилографи) і апара- тури керування. Весь комплекс обладнання роз- міщувався в салоні літаючої лабораторії. На кришках кожної з камер могли встановлюватися автоматичні пристрої для зварювання різними методами — електронним променем, стислою ду- гою низького тиску і дугою з електродом, що пла- виться. Оскільки в конструкціях космічних об’єктів, як правило, не використовується метал великої товщини, потужність цих зварювальних пристроїв не перевищувала 1.5 кВт. Проведені до- слідження дозволили виявити найбільш харак- терні особливості зварювання в умовах неваго- мості і вакууму. У результаті проведених наземних експериментів, а також експериментів на літаю- чій лабораторії і детального аналізу їхніх резуль- татів для зварювання в космосі були відібрані найбільш перспективні методи, а саме: електро- нно-променеве зварювання; зварювання плав- ким електродом і зварювання стисненою дугою. На базі проведених досліджень фахівцями Інституту електрозварювання ім. Є. О. Патона і Рис. 3. Льотчики-космонавти Георгій Степанович Шонін Інституту електродинаміки було розроблено і ви- (праворуч) і Валерій Миколайович Кубасов (ліворуч) під час наземних експериментів зі зварювальною установ- готовлено спеціальну зварювальну установку кою «Вулкан» [28] «Вулкан» (рис. 1) [2], призначену для перевірки можливості використання названих вище способів М. М. Юрченко (Інститут електродинаміки НАН зварювання в умовах космосу [3, 11, 13, 16—18, 23]. України). Системи електроживлення, управлін- «Вулкан» був комплексним, повністю авто- ня та вимірювання параметрів бортового та ви- номним пристроєм [2, 17, 18], що дозволяв ви- пробувального обладнання розробили Ю. М. Лан- конувати в автоматичному режимі електронно- кін, Ю. О. Масалов та Є. М. Байштрук. Розробку променеве зварювання, зварювання стисненою обладнання для зварювання плавким електро- дугою низького тиску і дугове зварювання плав- дом здійснювали А. Є. Марченко та Ю. Д. Моро- ким та неплавким електродами [3, 11, 13, 17]. зов, для зварювання стиснутою дугою — С. П. Ла- Установка складалася з двох основних відсіків. У кіза, а для контактного точкового зварювання — верхньому, негерметичному, розташовувалися Г. В. Горбунов та О. І. Берзін. Швидкісну та зви- зварювальні пристрої і зразки; у нижньому, гер- чайну кінозйомку процесів зварювання викону- метичному, — блоки енергоживлення, прилади вав В. Ф. Лапчинський. керування, вимірювальні і перетворювальні Вперше дослідження в умовах, які імітують пристрої, засоби автоматики. Джерело живлен- космос, були виконані в СРСР у 1965 р. на літаю- ня і електронна гармата були поєднані у єдиний чій лабораторії ТУ-104, що дозволяє короткочас- блок на основі епоксидних компаундів, які слу- но (до 25…30 с) відтворювати стан невагомості гували одночасно ізоляційним і конструкційним [16, 18, 23, 28]. Для проведення досліджень був матеріалом [17]. Відсутність високовольтного створений комплекс обладнання А-1084, що кабеля, роз’ємів і виводів дозволили значно під- складався з ряду вакуумних камер, механічних вищити надійність і керованість апаратури, зни-
80 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 До п’ятдесятиріччя першого експерименту зі зварювання у космосі
зити її вагу, практично виключити можливість дом шов виходив нерівномірним. Малогабаритні ураження оператора високою напругою. Основні зварювальні пристрої, включені в комплекс уста- технічні характеристики зварювальної установ- новки «Вулкан», показали достатню надійність і ки «Вулкан» були такими [3, 8, 11, 17, 16, 27, 28]: працездатність в умовах космосу [17]. Принципові тривалість неперервної роботи була відносно не- рішення, прийняті при розробці цих пристроїв, великою (до 3 хв) і обмежувалася ємністю акуму- виявилися правильними і придатними для кон- ляторної батареї; потужність пристроїв для різ- струювання зварювальних установок, призначе- них способів зварювання становила від 0.6 кВт них для зварювання в космосі конкретних виробів. до 1.0 кВт; струм електронного пучка до 60 мА; Отримані зварні з’єднання були доставлені на прискорювальна напруга 10 кВ; вага електро- Землю і ретельно досліджені [9, 14, 16]. Експери- нно-променевої гармати дорівнювала 450 г; вага менти на зварювальній установці «Вулкан» дали електронно-променевої гармати з блоком жив- неоціненну інформацію. Вона дозволила створити лення — 6.5 кг; загальна вага зварювальної уста- нові зразки космічної зварювальної апаратури і новки «Вулкан» складала 50 кг. розробити прикладні технології зварювальних 16 жовтня 1969 р. під час польоту космічного ко- процесів в космосі [1, 9, 12, 16, 23]. рабля «Союз-6» льотчики-космонавти Г. С. Шонін і В. М. Кубасов (рис. 2) вперше у світовій практиці ВИСНОВКИ здійснили зварювання та різання металу в космосі 1. Виконано історичний аналіз етапів підготовки [9]. Цей унікальний експеримент можна вважати та проведення першого зварювального експери- початком ери космічної технології [3, 11—13, 17, менту в умовах космосу. 19]. Зварювальна установка «Вулкан» була вста- 2. Показано, що визначальний внесок у роз- новлена у побутовому відсіку космічного корабля робку апаратури та підготовку експерименту «Союз-6», а її пульт керування — у спусковому апа- було зроблено українськими вченими Інституту раті [16]. Після розгерметизації побутового відсіку електрозварювання ім. Є. О. Патона та Інституту космонавт-оператор В. М. Кубасов, який перебу- електродинаміки. вав у спусковому апараті, включив автоматичне зварювання стисненою дугою низького тиску. Автори висловлюють подяку доктору технічних Згодом він запустив автоматичні пристрої для зва- наук Ю. М. Ланкіну за корисні зауваження і поради. рювання електронним променем і плавким елект- родом. Під час кожного досліду космонавт спосте- ЛІТЕРАТУРА рігав за роботою установки за допомогою сигналь- 1. Горбулін В. П., Яцків Я. С. Б. Є. Патон і розвиток ного табла на пульті керування. Всі експерименти космічної науки та технології. Космічна наука і тех- виконувалися в космосі в автоматичному режимі. нологія. 2018. Т. 24, № 5. С. 43—52. URL: https:// Дані щодо режиму зварювання і умов проведення doi.org/10.15407/knit2018.05.043 (дата звернення: експерименту передавалися на Землю і фіксували- 01.10.2019). ся самописцями. Виконаний в космосі експери- 2. История развития сварки в космосе. URL: https:// мент підтвердив зроблені раніше основні припу- blog.svarcom.net/statii/svarka-v-kosmose.html (дата щення і результати досліджень, отримані на літаю- звернення: 01.10.2019). 3. Лебедев В. К., Шелягин В. Д., Мохнач В. К., Наза- чій лабораторії ТУ-104 [14]. Було показано, що ренко О. К., Чалов В. И., Масалов Ю. А. Новая си- безпосередньо в космосі процеси плавлення, зва- стема стабилизации тока и ускоряющего напряжения рювання і різання електронним променем проті- электронных пушек. Автоматическая сварка. 1971. кають стабільно, забезпечуються необхідні умови № 9. С. 46—48. для нормального формування зварних з’єднань і 4. Патон Б. E. Сварка в космосе. Техника молодежи. розрізів. Зварювання електронним променем по- 1964. № 11. С. 13. 5. Патон Б. E. Сварка на орбите. Правда. 1969. 17 ок- казало себе відмінно, тоді як зварювання стисне- тября. ною дугою низького тиску не забезпечувало необ- 6. Патон Б. E. Вулкан на орбите. Советский Союз. 1969. хідної якості, а при зварюванні плавким електро- № 11. С. 4.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 81 О. Г. Стрелко, О. Я. Пилипчук, Ю. А. Бердниченко
7. Патон Б. Е. Заводы в космосе. Новое время. 1975. № 15. org/10.32703/2415-7422-2017-7-10-56-63 (дата звер- С. 23—25. нення: 01.10.2019). 8. Патон Б. Е. (Ред.) Космос: технологии, материаловеде- 22. Пилипчук О., Стрелко О. Тринадцятий міністр ние, конструкции: Сб. науч. тр. Киев: ИЭС им. Е. О. Па- шляхів сполучення Російської імперії Гюббенет тона НАН Украины, 2000. Адольф Якович (1831—1901 рр.). Історія науки і 9. Патон Б. Е. 25 лет сварке в открытом космосе. Кос- техніки. 2018. Т. 8, № 12. С. 39—52. URL: https:// мічна наука і технологія. 2018. Т. 24, № 5. С. 14—18. doi.org/10.32703/2415-7422-2018-8-1(12)-39-52 (дата 10. Пат он Б. Е. Предисловие к сборнику научных трудов звернення: 01.10.2019). «Космос: технологии, материаловедение, конструк- 23. Стесин В. В. В. Е. Патон в работах по космическим ции». Космічна наука і технологія. 2018. Т. 24, № 5. технологиям. Космічна наука і технологія. 2018. Т. 24, С. 10—13. № 5. С. 24—27. 11. Патон Б. Е., Гавриш С. С., Шулым В. Ф., Булацев 24. Таглина О. Евгений и Борис Патоны. Киев: Фолио, А. Р., Демьяненко В. В., Крюков В. А. и др. Ручные 2010. электронно-лучевые технологические работы в кос- 25. Ясь О. В. Історіографія, як термін. Енциклопедія мосе. Автоматическая сварка. 1999. № 10. С. 7—22. історії. Київ: Наук. думка, 2005. Т. 3. С. 584—591. 12. Патон Б., Джанибеков В., Савицкая С. Испытано на 26. Garraghan G. J., Delanglez J., Appel L. A guide to орбите. Наука и жизнь. 1986. № 2. С. 2—7. historical method. New York: Fordham University Press, 13. Патон Б. Е., Дудко Д. А., Бернадский В. Н. Лапчин- 1946. ский В. Ф. Загребельный А. А. Стесин В. В. и др. 27. Paton B. E. Welding in space. Welding Engineering. 1972. Выполнение ручной электронно-лучевой сварки в 57(1). Р. 25—29. космосе. Космическое материаловедение и техноло- 28. Paton B. E., Lapchinskii V. F. Welding in space and related гия. Под ред. А. С. Охотин. Москва: Наука, 1977. technologies. Cambridge: International Science Publishi, С. 17—22. 1997. 14. Патон Б. Е., Кубасов В. Н. Эксперимент по сварке Стаття надійшла до редакції 08.08.2019 металлов в космосе. Автоматическая сварка. 1970. № 5. С. 7—12. 15. Патон Б. Е., Кубасов, В. Н. Десять лет космиче- REFERENCES ской технологии. Автоматическая сварка. 1979. № 12. С. 1—3. 1. Horbulin, V. P., Yatskiv, Ya. S. (2018). B. E. Paton and 16. Патон Б. Е., Лапчинский В. Ф. Сварка и родственные the development of space science and technology. Space технологии в космосе. Киев: Наукова думка, 1998. Sci.&Technol., 24(5), 43—52 [in Ukrainian]. URL: 17. Патон Б. Е., Назаренко О. К., Чалов В. И., Непорож- https://doi.org/10.15407/knit2018.05.043 (Last accessed ний Ю. В., Лебедев, В. К. Заруба, И. И. и др. Особен- 01.10.2019). ности аппаратуры и процессов электронно-лучевой 2. The history of the development of welding in space. URL: сварки и резки в условиях космоса. Автоматическая https://blog.svarcom.net/statii/svarka-v-kosmose.html сварка. 1971. № 3. С. 3—8. (Last accessed 01.10.2019). 18. Патон Б. Е., Патон В. Е., Дудко Д. А., Бернадский В. 3. Lebedev, V. K., Shelyagin, V. D., Mokhnach, V. K., Naza- Н., Дубенко Г. П., Лапчинский В. Ф., Стесин В. В., renko, O. K., Chalov, V. I., Masalov, Yu. A. (1971). New Загребельный А. А., Ланкин Ю. Н., Масалов Ю. А., system of current stabilization and accelerating voltage of Цыганков О. С., Бойчук В. М. Стенд для исследова- electron guns. Automatic welding, 9, 46—48 [in Russian]. ния технологических процессов в условиях, имити- 4. Paton, B. E. (1964). Welding in space. Technique for youth, рующих космос. Космические исследования на Украи- 11, 13 [in Russian]. не. 1973. № 1. С. 5—8. 5. Paton, B. E. (1969). Welding in orbit. Pravda, October 17 19. Первая сварка в космосе. URL: http://www.alfa-industry. [in Russian]. ru/news/104/2835/ (дата звернення 01.10.2019). 6. Paton, B. E. (1969). Vulcan in orbit. The Soviet Union, 11, 20. Пилипчук О., Стрелко О. Міністр шляхів сполучення 4 [in Russian]. князь М. І. Хілков (1834—1909): життя та діяльність. 7. Paton, B. E. (1975). Plants in space. New time, 15, 23—25 Історія науки і техніки. 2016. Т. 6, № 9. С. 48—55. [in Russian]. URL: http://hst-journal.com/index.php/hst/article/ 8. Paton, B. E. (Ed.) (2000). Сosmos: Technologies, Materials view/154 (дата звернення: 01.10.2019). Science, Structures. Collection of scientific papers. Kiev: 21. Пилипчук О., Стрелко О. Костянтин Миколайо- E. O. Paton Electric Welding Institute NAS of Ukraine [in вич Посьєт (1819—1899): життя та діяльність (до Russian]. 200-річчя від дня народження). Історія науки і тех- 9. Paton, B. E. (2018). 25 years of welding in open space. ніки. 2017. Т. 7, № 10. С. 56—63. URL: https://doi. Space Sci.&Technol., 24(5), 14—18 [in Russian].
82 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 До п’ятдесятиріччя першого експерименту зі зварювання у космосі
10. Paton, B. E. (2018). Preface to the collection of scien- 26. Garraghan, G. J., Delanglez, J., Appel, L. (1946). A guide tific papers “Space: Technologies, Materials Science, De- to historical method. New York: Fordham University Press. signs”. Space Sci.&Technol., 24(5), 10—13 [in Russian]. 27. Paton, B. E. (1972). Welding in space. Welding Engineering, 11. Paton, B. E., Gavrish, S. S., Shulym, V. F., Bulatsev, A. R., 57(1), 25—29. Demyanenko, V. V., Kryukov, V. A. et al. (1999). Manual 28. Paton, B. E., Lapchinskii, V. F. Welding in space and electron beam technological work in space. Automatic related technologies. Cambridge: International Science welding, 10, 7—22 [in Russian]. Publishi, 1997. 12. Paton, B., Dzhanibekov, V. Savitskaya, S. (1986). Tested Received 08.08.2019 in orbit. Science and life, 2, 2—7 [in Russian]. 13. Paton, B. E., Dudko, D. A., Bernadskij, V. N. Lapchin- О. Г. Стрелко, О. Я. Пилипчук, Ю. А. Бердниченко skij, V. F. Zagrebel’nyj, A. A. Stesin, V. V. i dr. (1977). Государственный университет инфраструктуры Performance of manual electron beam welding in space. и технологий, Киев, Украина Space materials science and technology. A. S. Ohotin (Ed.). К ПЯТИДЕСЯТИЛЕТИЮ ПЕРВОГО Moskva: Nauka. Р. 17—22 [In Russian]. ЭКСПЕРИМЕНТА ПО СВАРКЕ В КОСМОСЕ 14. Paton, B. E., Kubasov, V. N. (1970). Experiment on metal welding in space. Automatic welding, 5, 7—12 [in Russian]. Статья посвящена отражению исторических этапов за- 15. Paton, B. E., Kubasov, V. N. (1979). Ten years of space рождения идеи, подготовки и проведения первых экспе- technology. Automatic welding, 12, 1—3 [in Russian]. риментов со сварки материалов в космосе, выполненных 16. Paton, B. E., Lapchinskij, V. F. (1998). Welding and relat- 16 октября 1969 года советскими летчиками-космонавтами ed technologies in space tehnology. Kiev: Naukova dumka Георгием Степановичем Шониным и Валерием Николаеви- [in Russian]. чем Кубасовым на космическом корабле «Союз-6». Оценен 17. Paton, B. E., Nazarenko, O. K., Chalov, V. I., Neporo- вклад как отдельных специалистов, так и целых организа- zhnij, Yu. V., Lebedev, V. K. Zaruba, I. I. et al. (1971). ций в решении задач подготовки эксперимента, разработки Features of equipment and processes of electron beam и изготовления необходимого оборудования. Показано ве- welding and cutting in space. Automatic welding, 3, 3—8 дущую роль в решении указанных задач группы украинских [in Russian]. ученых Института электросварки им. Е. О. Патона во главе с 18. Paton, B. E., Paton, V. E., Dudko, D. A., Bernadsky, V. N., академиком Борисом Евгеньевичем Патоном. Исследованы Dubenko, G. P., Lapchinsky, V. F., et al. (1973). A stand четырехэтапную периодизацию разработки, изготовления for the study of technological processes in conditions sim- и тестирования оборудования и подготовки эксперимента ulating space. Space research in Ukraine, 1, 5—8. по сварке в космосе. Показана важность результатов экс- 19. The first welding in space. URL: http://www.alfa-indus- периментов в условиях, имитирующих космические, для try.ru/news/104/2835/ (Last accessed 01.10.2019). подготовки проведения эксперимента непосредственно в 20. Pylypchuk, O., Strelko, O. (2016). The railway Minis- условиях космоса. Проведенные исследования позволили ter, Prince M. I. Khilkov (1834–1909): the life and work выявить наиболее характерные особенности сварки в усло- activities. History of science and technology, 6(9), 48—55. виях невесомости и вакуума. Показано, что именно путем URL: http://hst-journal.com/index.php/hst/article/view детального анализа результатов проведенных наземных /154 (Last accessed 01.10.2019). экспериментов, а также экспериментов на летающей лабо- 21. Pylypchuk, O., Strelko, O. (2017). Kostiantyn Myko- ратории ТУ-104, были отобраны наиболее перспективные laiovych Pos’iet (1819–1899): life and activity (to the методы сварки в условиях космоса, а именно: электрон- 200th birthday anniversary). History of science and techno- но-лучевая сварка, сварка плавящимся электродом и сварка logy, 7(10), 56—63. URL: https://doi.org/10.32703/2415- жатой дугой. Рассмот рены особенности технических реше- 7422-2017-7-10-56-63 (Last accessed 01.10.2019). ний, которые были воплощены при разработке и изготовле- 22. Pylypchuk, O., Strelko, O. (2018). The thirteenth Min- нии комплексного, полностью автономного устройства для ister of Railways of the Russian Empire Hiubbenet Adolf сварки «Вулкан», который позволял выполнять на орбите в Yakovych (1831—1901). History of science and technology, автоматическом режиме электронно-лучевая сварка, сварка 8(12), 39—52. URL: https://doi.org/10.32703/2415- жатой дугой низкого давления и дуговая сварка плавящимся 7422-2018-8-1(12)-39-52 (Last accessed 01.10.2019). электродом. Показано, что определяющий вклад в разра- 23. Stesin, V. V. (2018). V. E. Paton in works on space tech- ботку сварочной установки «Вулкан» и подготовку первого в nologies. Space Sci.&Technol., 24(5), 24—27. мире эксперимента по сварке в космосе сделали украинские 24. Taglina, O. (2010). Evgenij i Boris Paton. Kiev: Folio [in ученые Института электросварки им. Е. О. Патона и Инсти- Russian]. тут электродинамики. 25. Yas, O. V. (2005). Historiography, as a term. Encyclopedia Ключевые слова: история космонавтики, сварка в кос- of History of Ukraine. Smolii, V. A. (Ed.). Kyiv: Nauk. мосе, сварочная установка «Вулкан», вклад украинских dumka. 3. P. 584—591 [in Ukrainian]. ученых.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 83 О. Г. Стрелко, О. Я. Пилипчук, Ю. А. Бердниченко
О. H. Strelko, О. Ya. Pylypchuk, Yu. А. Berdnychenko tion of the experiment directly in space is demonstrated. The State University of Infrastructure and Technologies, preliminary studies gave the possibility to identify the most Kyiv, Ukraine characteristic features of zero gravity and vacuum welding. It is shown that the most promising welding techniques in THE FIFTIETH ANNIVERSARY the space environment were selected by a detailed analysis of OF THE FIRST SPACE WELDING EXPERIMENT the results of the ground experiments and experiments on the The article describes the historical stages of the idea emergence, flying laboratory TU-104. Among them, there were electron preparation, and conducting of first space welding experiments beam welding, consumable electrode welding, and plasma arc on October 16, 1969, by Soviet cosmonauts Georgy Stepano- welding. vich Shonin and Valery Nikolaevich Kubasov on-board the The features of the technical solutions implemented in the de- spacecraft «Soyuz-6». sign and manufacture of a complex, fully automated device for The assessment of the contribution of individual specialists welding «Volcano» are considered. The «Volcano» device pro- and entire organizations in the preparation of the experiment, vides the use of the automatic mode of all three welding meth- the development, and manufacture of the necessary equip- ods on the orbit. ment was made. It is shown that a decisive contribution to the development of A leading role of a group of Ukrainian scientists of the the «Volcano» welding machine and the first space welding ex- E. O. Paton Institute of electric welding, headed by academician periment was made by Ukrainian scientists of the E. O. Paton Boris E. Paton, in solving these problems is shown. The four- Institute of electric welding and the Institute of electrodynam- stage periodization in the development, manufacture, and ics of NAS of Ukraine. testing of equipment and preparation of the space welding ex- Keywords: history of space exploration, space welding, welding periment is considered. The importance of the results of exper- machine «Volcano», the contribution of the Ukrainian iments in conditions simulating the space ones for the prepara- scientists.
84 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 Наші автори
БЕРДНИК Олександр Іванович — начальник групи відді- ДЕГТЯРЕНКО Павло Глібович — Голова Державного лу проектування ракет космічного призначення та ра- космічного агентства України. Академік міжнародної кетно-космічних комплексів Державного підприємства академії астронавтики. «Конструкторське бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля». Напрям науки — розробка ракетно-космічної техніки Член Робочої групи «Критичні послуги» Асоціації місяч- та транспортного машинобудування призначеного для ного села (Moon Village Association). космічних цілей. Напрям науки — створення ракетно-космічних комп- лексів, ракет-носіїв, розгінних блоків та злітно-посадоч- ДЖУР Євген Олексійович — професор Дніпровського них модулів, в тому числі багаторазового використання, національного університету імені Олеся Гончара, доктор розробка транспортних систем для польотів на всі типи технічних наук. навколоземних орбіт, відлітні траєкторії, а також поверх- Напрям науки — матеріалознавство. ню небесних тіл. ДОРОЖКО Олександр Іванович — інженер-конструктор БЕРДНИЧЕНКО Юлія Анатоліївна — доцент кафедри 1 категорії відділу проектування ракет космічного при- «Технологій транспорту та управління процесами пере- значення Державного підприємства «Конструкторське везень» Державного університету інфраструктури та тех- бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля». нологій, кандидат історичних наук. Напрям науки — розробка та проектування надманев- Напрям науки — історія науки і техніки, теорія і мето- рових транспортних засобів призначених для викорис- дологія історичної науки, історія природознавства, істо- тання в проекті місячного поселення. рія транспорту, історія космічних досліджень. КАЗАНЦЕВА Лілія Вікторівна — науковий співробітник БУГАЄНКО Тетяна Костянтинівна — провідний інженер- відділу астрометрії та малих тіл Сонячної системи Астроно- програміст відділу динаміки польоту і балістики ракет і мічної обсерваторії Київського національного університету космічних апаратів Державного підприємства «Кон- ім. Т. Шевченка, кандидат фізико-математичних наук. структорське бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля». Напрям науки — місячна астрометрія, популяризація Напрям науки — створення та супровід програмно- науки, дослідження історії астрономії у Києві. математичного забезпечення балістичних розрахунків. КАЛІНІНА Наталія Євграфівна — професор кафедри тех- ВІДЬМАЧЕНКО Анатолій Петрович — виконувач нологій виробництва Дніпровського національного уні- обов’язків головного наукового співробітника відділу верситету імені Олеся Гончара, доктор технічних наук. фізики субзоряних та планетних систем Головної астро- Напрям науки — матеріалознавство. номічної обсерваторії Національної академії наук Украї- ни, доктор фізико-математичних наук, професор, акаде- КАЛЯПІН Михайло Дмитрович — начальник групи від- мік Академії наук Вищої школи України. ділу проектування спеціальних ракетно-космічних сис- Напрям науки — дистанційні дослідження планет Со- тем Державного підприємства «Конструкторське бюро нячної системи і їхніх супутників фотометричними, «Південне» ім. М. К. Янгеля». Іменний стипендіат імені спектральними і поляриметричними методами, вивчен- А. М. Макарова за досягнення в ракетно-космічній галу- ня екзопланет. зі, стипендіат Кабінету Міністрів України для молодих вчених. Член Постійного Комітету з питань космічного ВІНЦКОВСЬКИЙ Олег Мечиславович — директор сміття Міжнародної академії астронавтики, член Робо- представництва Державного підприємства «Конструк- чої групи «Критичні послуги» Асоціації місячного села торське бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля» у м. Брюс- (Moon Village Association). сель (Бельгія), кандидат технічних наук. Напрям науки — створення систем для видалення Напрям науки — розробка автоматичного управління космічного сміття, створення систем для дослідження і складними технологічними процесами. колонізації об’єктів Сонячної системи.
ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5 85 Наші автори
КАШЕНКОВА Анастасія Вячеславівна — аспірант Дні- поляризаційних вимірювань, дослідження астрономіч- провського національного університету імені Олеся Гон- ної та космічної апаратури. чара, інженер-технолог відділу головного металурга Пів- денного машинобудівного заводу ім. О. М. Макарова. ПИЛИПЧУК Олег Ярославович — професор кафедри Напрям науки — матеріалознавство. «Екологія та безпека життєдіяльності» Державного уні- верситету інфраструктури та технологій, доктор біоло- ЛИСЕНКО Юлія Олександрівна — начальник сектору гічних наук, професор. Нагороджений медалями імені відділу проектування спеціальних ракетно-космічних Івана Пулюя, імені Олександра Богомольця, «20 років систем Державного підприємства «Конструкторське Академії наук Вищої освіти України», орденом Святих бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля». Член Робочої групи Кирила та Мефодія від Патріарха Київського і всієї Ру- 1.0 «Архітектурні концепції та завдання Moon Village» си-України Філарета «За заслуги у відродженні духо- (WG 1.0 Moon Village Architectural Concepts). вності в Україні та утвердження Помісної Української Напрям науки — створення систем для дослідження і православної церкви». колонізації об’єктів Сонячної системи, створення систем Напрям науки — історія науки і техніки, теорія і мето- для видалення космічного сміття. дологія історичної науки, історія природознавства, істо- рія транспорту, історія космічних досліджень. МАКАРОВ Олександр Леонідович — заступник Генераль- ного конструктора Державного підприємства «Кон- СИДОРУК Владислав Олегович — начальник відді- структорське бюро «Південне» ім. М. К. Янгеля», канди- лення — заступник начальника комплексу Держав- дат технічних наук, академік Міжнародної академії ного підприємства «Конструкторське бюро «Півден- астронавтики, лауреат Державної премiї України. не» ім. М. К. Янгеля». Напрям науки — розробка та створення ракетно-кос- Напрям науки — розробка та створення систем управ- мічної техніки, космічних апаратів і супутникових сис- ління і вимірювальних систем призначених для ракетної тем різного призначення. техніки та космічних апаратів.
МОРОЖЕНКО Олександр Васильович — головний нау- СТРЕЛКО Олег Григорович — професор кафедри техно- ковий співробітник на громадських засадах відділу фізи- логій транспорту та управління процесами перевезень ки субзоряних та планетних систем Головної астроно- Державного університету інфраструктури та технологій, мічної обсерваторії Національної академії наук України, доктор історичних наук, професор. Нагороджений По- доктор фізико-математичних наук, професор. Лауреат чесною грамотою МОН України та нагрудним знаком премії імені М. П. Барабашова. МОН України «Відмінник освіти». Напрям науки — вивчення планет, їхніх супутників та Напрям науки — історія науки і техніки, теорія і мето- малих тіл Сонячної системи фотометричними, спект- дологія історичної науки, історія природознавства, істо- ральними і поляриметричними методами. рія транспорту, історія космічних досліджень.
НЕВОДОВСЬКИЙ Петро Вікторович — старший науко- ЧОЛІЙ Василь Ярославович — доцент кафедри астроно- вий співробітник відділу фізики субзоряних та планет- мії та фізики космосу Київського національного універ- них систем Головної астрономічної обсерваторії Націо- ситету ім. Тараса Шевченка, кандидат фізико-матема- нальної академії наук України, кандидат фізико-матема- тичних наук. тичних наук. Напрям науки — сучасні комп’ютерні технології, ма- Напрям науки — астрономічне і космічне приладобу- тематичне моделювання, зоряна астрономія, астроно- дування, розробка засобів, необхідних для проведення мічні каталоги та бази даних.
86 ISSN 1561-8889. Космічна наука і технологія. 2019. Т. 25. № 5