Астрономический вестник. Исследования Солнечной системы, 2024, № 2
научныйжурнал
Покупка
Новинка
Тематика:
Астрономия
Издательство:
Наука
Наименование: Астрономический вестник Исследования Солнечной системы
Год издания: 2024
Кол-во страниц: 122
Дополнительно
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Российская академия наук АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК ИССЛЕДОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ том 58 № 2 2024 Март–Апрель Основан в 1967 г. Выходит 6 раз в год ISSN: 0320-930Х Журнал издается под руководством Отделения физических наук РАН Главный редактор О.И. Кораблев Редакционная коллегия: А.Т. Базилевский, О.Л. Вайсберг, Г.С. Голицын, В.В. Емельяненко, А.В. Захаров, Б.А. Иванов, С.И. Ипатов, А.В. Колесниченко, А.Б. Макалкин, Д.В. Титов, А.Г. Тучин, Хатунцев И.В. (ответственный секретарь), В.В. Шевченко, И.И. Шевченко, В.И. Шематович Зав. редакцией Т.Д. Лубнина Адрес редакции: 117485 Москва, В-485, Профсоюзная ул., 84/32 Редакция журнала “Астрономический вестник” Tел. +7 (499) 220-70-00 доб. 70-93 E-mail: astvest@pleiadesonline.com Москва ФГБУ «Издательство «Наука» © Российская академия наук, 2024 © Редколлегия журнала “Астрономический вестник” (составитель), 2024
СОДЕРЖАНИЕ Том 58, номер 2, 2024 Кратер, образованный ударом КА Луна-25 А. Т. Базилевский, Б. А. Иванов, В. П. Долгополов 151 Вариации скорости ветра на верхней границе облаков Венеры над Землей Афродиты по многолетним УФ-наблюдениям VMC/Venus Express И UVI/Akatsuki М. В. Пацаева, И. В. Хатунцев, Д. В. Титов, Н. И. Игнатьев, Л. В. Засова, Д. А. Горинов, А. В. Тюрин 158 Ударные структуры на Венере как результат разрушения астероидов в атмосфере В. В. Шувалов, Б. А. Иванов 175 Одномерная модель вертикального переноса химических составляющих в атмосфере Марса вплоть до высот термосферы Е. О. Киливник, А. С. Петросян, А. А. Федорова, О. И. Кораблев 188 Влияние экзосферы активного астероида на поляризацию рассеянного света и возможности оценки ее свойств из наземных измерений Е. В. Петрова 198 Возмущения во вращательной динамике астероида (99942) Апофис при его сближении с Землей в 2029 году К. С. Лобанова, А. В. Мельников 210 Проявления аномальной диссипации в пылевой плазме в Солнечной системе: безатмосферные космические тела С. И. Попель, Л. М. Зеленый 222 Потенциально первичные компоненты ксенона в обогащенных наноалмазом фракциях метеоритов: новые изотопные составы и фазы носители А. В. Фисенко, Л. Ф. Семенова, Т. А. Павлова 241 Анализ акустических волновых явлений в радиационной магнитной гидродинамике А. В. Колесниченко 252
АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2024, том 58, № 2, с. 151–157 УДК 523.3–834 КРАТЕР, ОБРАЗОВАННЫЙ УДАРОМ КА ЛУНА-25 © 2024 г. А. Т. Базилевскийа, *, Б. А. Ивановб, В. П. Долгополовв а Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, Москва, Россия б Институт динамики геосфер РАН, Москва, Россия в НПО им. С.А. Лавочкина, Химки, Московская область, Россия *e-mail: atbas@geokhi.ru Поступила в редакцию 14.09.2023 г. После доработки 04.10.2023 г. Принята к публикации 20.10.2023 г. 11 августа 2023 г. стартовала автоматическая станция Луна-25 с задачей совершить посадку в южной полярной области Луны и провести исследования грунта и приповерхностной экзосферы. Она благополучно долетела до окрестностей Луны и вышла на орбиту ее спутника. Посадка аппарата была запланирована на 21 августа. В соответствии с программой полета 19 августа был выдан тормозной импульс для формирования предпосадочной орбиты. Но тормозной двигатель проработал дольше, чем планировалось, и аппарат врезался в лунную поверхность. Команда телевизионной камеры LROC КА Lunar Reconnaissance Orbiter, получив от Роскосмоса информацию о месте крушения Луны-25, провела съемку этого места и 24 августа получила снимок, на котором виден морфологически свежий кратер диаметром около 10 м, которого не было на предыдущих снимках этого места. В работе описываются региональная топографическая и геологическая характеристики этого места. Выполнен фотогеологический анализ LROC- снимков места удара. Сделана оценка ожидаемого диаметра кратера, образовавшегося в результате удара Луны-25. Из нашего рассмотрения следует, что описанный в сообщении NASA 10-метровый кратер, по-видимому, действительно образовался в результате удара Луны-25. Его размер соответствует оценкам, рассчитанным по параметрам удара. Отсутствие яркого гало выбросов, типичного для очень молодых лунных кратеров, вероятно, связано с тем, что удар был относительно низкоскоростным, и в данном случае кратер это, скорее, депрессия вдавливания и/или с тем, что находящиеся в аппарате около полутонны неизрасходованного топлива “запачкали” поверхность около кратера. Ключевые слова: Луна, полярная область, посадка, орбита, удар, кратер DOI: 10.31857/S0320930X24020019, EDN: NURTXG ВВЕДЕНИЕ 11 августа 2023 г. с космодрома Восточный стартовала автоматическая станция Луна-25 с задачей совершить посадку в южной полярной области Луны и провести поиск воды и других летучих соединений в полярном реголите, получить данные о его элементном и изотопном составе, а также провести исследования плазменной и пылевой компонент лунной приповерхностной экзосферы. Это была первая попытка российского полета на Луну после КА Луна-24 в 1976 г. Луна-25 благополучно долетела до окрестностей Луны и вышла на орбиту ее спутника. На 21 августа была запланирована посадка аппарата. В соответствии с программой полета 19 августа был выдан тормозной импульс для формирования предпосадочной эллиптической орбиты. Но тормозной двигатель проработал дольше, чем планировалось, и аппарат врезался в лунную поверхность (https://tass.ru/kosmos/18546219). Команда телевизионной камеры LROC на Lunar Reconnaissance Orbiter, получив от Рос космоса информацию о месте крушения Луны-25, провела съемку этого места и 24 августа получила снимок M1447547309R, на котором виден морфологически свежий кратер диаметром около 10 м, которого не было на предыдущих снимках этого места, последний из которых был сделан в июне 2022 г. (https://www.nasa. gov/feature/goddard/2023/lro-luna-25-impact). По-видимому, этот кратер образован в результате удара КА Луна-25. В данной статье будет кратко описано место удара и, примерно зная массу и скорость аппарата в момент удара и угол, под которым произошел удар, мы выполним оценку размера образованного кратера. Если оценка совпадет с наблюдаемым размером, это будет дополнительным аргументом в пользу того, что наблюдаемый на снимке M1447547309R кратер образован в результате удара Луны-25. 151
БАЗИЛЕВСКИЙ и др. кратера Понтекулан на внутреннем юго-восточном склоне кратера Понтекулан G (Pontécoulant G) диаметром около 40 км. Fortezzo и др. (2020) считают этот кратер вторичным, образованным выбросами из ударных бассейнов нектарианского возраста (подразделение Nbsc). Этот кратер наложен на равнину, образованную выбросами из тоже нектарианских, но более древних бассейнов и кратеров (подразделение Ntp). Реголит в этом месте по составу должен быть типично материковым, похожим на таковой в местах посадВОЗМОЖНОЕ МЕСТО ПАДЕНИЯ В заявлении NASA США от 31 августа 2023 г. сказано, что новый кратер находится в точке с координатами 57.865° ю. ш., 61.360° в. д. на крутом (>20°) внутреннем склоне кратера Понтекулан G (Pontécoulant G). Это примерно в 400 км северо-восточнее планировавшегося места посадки Луны-25 (рис. 1, 2, 3). На рис. 1–3 видно, что предполагаемое место падения Луны-25 находится в материковой области примерно в 35 км к западу от 90-километрового Рис. 1. Карта видимого полушария Луны: красная звездочка – предполагаемое место падения КА Луна-25; зеленая звездочка – планировавшееся место посадки. Фрагмент гипсометрической карты Луны (Гришакина, 2014). АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК том 58 № 2 2024
КРАТЕР, ОБРАЗОВАННЫЙ УДАРОМ КА ЛУНА-25 153 Рис. 2. Геологическая карта южной полярной области Луны: красная звездочка – предполагаемое место падения КА Луна-25; зеленая звездочка – планировавшееся место посадки. Фрагмент геологической карты Луны (Fortezzo и др., 2020). ки Луны-20 и Apollo-16 (см., например, Флоренский и др., 1981; McKay и др., 1991). Положение вновь образованного кратера на крутом (>20°) склоне предполагает, что за счет движения материала поверхности вниз по склону реголит этого места постоянно перемешивается и должен быть гранулометрически сравнительно незрелым (см., например, Флоренский и др., 1975). Планировавшееся место посадки Луны-25 находится юго-западнее места падения на холмистой местности, сложенной выбросами из кратеров донектарианского возраста (подразделение pNb). На рис. 4 показаны фрагменты LROCNAC-снимков места падения Луны-25. АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК том 58 № 2 2024
БАЗИЛЕВСКИЙ и др. 54 56 58 60 62 64 66 54 56 56 58 58 56 58 60 62 64 68 66 Рис. 3. Место падения КА Луна-25 (красная звездочка немного ниже центра рисунка) на фрагменте карты LAC128WAC; источник: NASA/GSFC/ASU. (a) C (б) 50 m Рис. 4. Предполагаемое место падения КА Луна-25: (а) – снимок, сделанный за три года до падения; (б) – снимок, сделанный через 5 дней после падения. Источник: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2023/lro-luna-25-impact. АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК том 58 № 2 2024
КРАТЕР, ОБРАЗОВАННЫЙ УДАРОМ КА ЛУНА-25 155 рис. 4б немного короче, чем на рис 4а, а светлый ореол выбросов вокруг 10-метрового кратера в северо-западном углу рассматриваемого участка на рис. 4б ярче и больше, чем на рис. 4а. Важно отметить, что у кратера, который, возможно, образован в результате удара Луны-25 и который, конечно, моложе упомянутого кратера, в северо-западном углу рассматриваемого участка светлого ореола почти нет. Виден лишь светлый выброс с юго-западной стороны кратера – примерно вниз по склону. На рис. 4 видно, что новообразованный кратер находится на пологоволнистой поверхности с небольшим количеством малых кратеров, что типично для сравнительно крутых лунных склонов. Диаметр наиболее крупного на этом участке поверхности кратера около 35 м. У этого кратера виден четкий, возвышающийся над окружающей поверхностью вал. Снимок M1347915665L, фрагмент которого представлен на рис. 4а, сделан при высоте Солнца над горизонтом около 25°. Верхняя часть внутренних склонов, ориентированных от Солнца, затенена, что означает, что их крутизна более 25°. На освещенной части внутренних склонов видны бугорки поперечником несколько метров, по-видимому, каменные блоки. Эти характеристики позволяют отнести данный кратер к морфологическому классу А-АВ, а его возраст оценить как не более 2.5 млн лет (Базилевский, 2015; Basilevsky, 1976). Новообразованный кратер виден на рис. 4б, в основе которого снимок M1447547309R. Диаметр этого кратера около 10 м. Данные о характеристиках снимка M1447547309R еще не опубликованы. Но очевидно, что Солнце в момент съемки M1447547309R было несколько выше, чем при съемке M1347915665L. Это следует из того, что тень внутри 35-метрового кратера на ОЦЕНКА РАЗМЕРОВ КРАТЕРА, ОБРАЗОВАННОГО УДАРОМ КА ЛУНА-25 Общая теория оценок размеров кратера в лунном реголите по параметрам удара описана в обзоре (Werner and Ivanov, 2015). В этом обзоре на рис. 2а собраны основные данные по лабораторным ударным кратерам в сухом песке (хороший аналог лунного реголита для кратеров больше ~5 м в диаметре). Там же даны ссылки на основные публикации по законам подобия. Для построения приведенных размеров кратеров мы должны предположить скорость удара, наклон траектории, массу и плотность (массу и объем) ударника. Рис. 5. КА Луна-25 в сборочном цехе. Снимок Роскосмоса. Источник: https://www.aex.ru/news/2023/7/18/259700/. АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК том 58 № 2 2024
БАЗИЛЕВСКИЙ и др. несены и оценки по Луне-25, считая, что диаметр кратера, образованный в результате ее удара, равен 10 м (рис. 6). Таким образом, приведенный в сообщении NASA и измеренный на снимке M1447547309R размер кратера (около 10 м) близок к тренду для кратеров, образованных другими КА со схожей “пустотелой” структурой (Rajšić и др., 2021). Судя по соответствию ранее опубликованным данным о кратерах от падения на Луну пустотелых фрагментов космических аппаратов, наиболее подходящим представляется образование кратера значительно заторможенным КА с полностью израсходованным запасом топлива. Подтвердить или отвергнуть такой вывод можно будет после опубликования более полных данных телеметрии и проведения дополнительных исследований. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Из приведенного выше рассмотрения следует, что описанный в сообщении NASA от 31 августа 10-метровый кратер, показанный на рис 4б, может быть образован ударом Луны-25. Его размер находится на краю интервала оценок, сделанных по законам подобия для ударов в лунный реголит. Отсутствие яркого гало выбросов, По данным НПО им. С.А. Лавочкина, посадочный блок КА Луна-25 имел массу 1605 кг в заправленном виде (1000 кг из них – топливо), а удар произошел под углом 45°. Если аппарат до удара израсходовал лишь часть топлива, то, по экспертным оценкам НПО, его масса снизилась до 800–1000 кг, если допустить полное расходование – масса при ударе может быть всего ~600 кг. Размеры (“средняя плотность”) аппарата могут быть оценены по фотографии ТАСС, сделанной в сборочном цехе (рис. 5). Максимальную скорость удара можно считать такой же, как для взлетных моделей КА Apollo-12, –14, –15, и приблизительно равной 1.7 км/с (Whitaker, 1972). Минимально возможную скорость примем равной 1 км/с. Считая рост человека за 1.8 м, получим грубую оценку формы аппарата как цилиндра диаметром 1.8 м и высотой 2 м (объем ~5 м3). При таком объеме средняя плотность конструкции оценивается в 0.16–0.2 г/см3. Для сравнения средняя плотность других КА, образовавших кратеры в реголите Луны, оцениваются как: КА Ranger – 0.2 г/см3, ракета Saturn SIVB – 0.027 г/см3, взлетный модуль КА Apollo (–12, –14, –15) – 0.05 г/см3, КА GRAIL – 0.13–0.16 г/см3. Тогда можно нанести оценки параметров подобия π2 и πD на единый график, на который на90 100 70 50 40 30 0.17 20 SD = 2S2 (porous scaling) 1 SD 2 10 LADEE Dry sand impacts Lunar regolith impacts (Ranger, SIVB) Lunar regolith impacts (GRAIL) Luna-25 1E-0071E-006 1E-005 0.0001 0.001 0.01 1E-0101E-0091E-008 S2 Рис. 6. Приведенные параметры кратеров в лунном реголите, образованных в результате падения КА, в сравнении с лабораторными опытами в сухом песке. Два фиолетовых значка для Луны-25 означают две комбинации величин массы и скорости удара: 1–600 кг и 1 км/с; 2–1000 кг и 1.7 км/с). Данные по искусственным кратерам взяты из (Whitaker, 1972; Plescia и др., 2016) и c сайта NASA (https://moon.nasa.gov/resources/32/grail-impact-sites/; https://www.nasa.gov/ content/goddard/nasa-s-lro-spacecraft-captures-images-of-ladee-s-impact-crater). АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК том 58 № 2 2024
КРАТЕР, ОБРАЗОВАННЫЙ УДАРОМ КА ЛУНА-25 157 типичного для очень молодых лунных кратеров, вероятно, связано с тем, что удар был относительно низкоскоростным, и в данном случае кратер это скорее депрессия вдавливания, и/ или с тем, что, возможно, оставшиеся в аппарате около полутонны топлива “запачкали” поверхность около кратера. Авторы признательны П.Д. Писаренко за помощь в работе. Работа была финансово поддержана грантом Российского научного фонда № 21–17–00035: Оценка темпов экзогенного обновления поверхности Луны (для А.Т. Базилевского). Флоренский К.П., Базилевский А.Т., Бурба Г.А., Волков В.П., Иванов А.В., Кузьмин Р.О., Назаров М.А., Николаева О.В., Пронин А.А., Родэ О.Д., Яковлев О.И., Ярошевский А.А. Очерки сравнительной планетологии. М.: Наука, 1981. 326 с. Basilevsky A.T. On the evolution rate of small lunar craters // Proc. Lunar Sci. Conf. 7th. Pergamon Press, 1976. P. 1005–1020. Fortezzo C.M., Spudis P.D., Harrel S.L. Unified geologic map of the Moon. USGS. 2020. McKay D.S., Heiken G., Basu A., Blanford G., Simon S., Reedy R., French B.M., Papike J. The lunar regolith // Lunar Sourcebook. A User Guide to the Moon / Eds: Heiken G.H., Vaniman D.T., French B.M. Cambridge Univ. Press, 1991. P. 285–356. Plescia J.B., Robinson M.S., Wagner R., Baldridge R. Ranger and Apollo S-IVB spacecraft impact craters // Planet. and Space Sci. 2016. V. 124. P. 15–35. Rajšić A., Miljković K., Wojcicka N., Collins G.S., Onodera K., Kawamura T., Lognonne P., Werner S.C., Ivanov B.A. Exogenic Dynamics, Cratering, and Surface Ages. Treatise on Geophysics (Second Edition). 2015. V. 10. P. 327–365. Werner S.C. Ivanov B.A. 2015. Exogenic dynamics, cratering, and surface ages (Chapter 10.10). In: Treatise on Geophysics (Second edition). Ed. G. Scubert, Elsivier, Oxford. 327-365. Wieczorek M.A., Daubar I.J. Numerical simulations of the Apollo S-IVB artificial impacts on the Moon // Earth and Space Sci. 2021. V. 8(12). id. e2021EA001887. Whitaker E.A. Artificial lunar impact craters: Four new identifications // Apollo 16 Preliminary Science Report. NASA SP-315, 1972. P. 29–39–29–45. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Базилевский А.Т. Оценка абсолютного возраста ударных кратеров Луны, Меркурия и Марса по степени их морфологической выраженности // Исследования Солнечной системы: Космические вехи. Материалы научной сессии, посвященной 80-летию академика М.Я. Марова. Четвертый Международный симпозиум по исследованию Солнечной системы. ИКИ РАН, Москва, 14–18 октября 2013. Сер. “Механика, управление и информатика” / Ред. Захаров А.В. Москва. 2015. С. 213–228. Гришакина Е.А. Гипсометрическая карта Луны. Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Московский государственный университет геодезии и картографии. 2014. Флоренский К.П., Базилевский А.Т., Иванов А.В. Роль экзогенных факторов в формировании лунной поверхности // Космохимия Луны и планет. М.: Наука, 1975. C. 439–452. АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК том 58 № 2 2024