| 31 марта 1966 года 10:47.00 (10:46:59) - старт 1 апреля 1966 года - коррекция 3 апреля 1966 года 18:44 - выход на орбиту ИС Луны 30 мая 1966 года - последний сеанс связи |
3 апреля на селеноцентрическую орбиту была выведена автоматическая станция «Луна-10» - первый в мире искусственный спутник Луны (ИСЛ). Общий вид АС показан на рис. 11, а схема полета - на рис. 10. Активное существование спутника продолжалось с 3 апреля по 30 мая. Общая продолжительность его существования на селеноцентрической орбите составит несколько лет. Вес АС «Луна-10» - 1600 кг, вес ИСЛ «Луна-10» - 245 кг.
На станции «Луна-10» была установлена научная аппаратура: трехкомпонентный магнитометр для уточнения нижнего предела возможного магнитного поля Луны; гамма-спектрометр для исследования интенсивности и спектрального состава гамма-излучения поверхности Луны; газоразрядные счетчики для регистрации солнечного корпускулярного и космического излучения, а также для исследования мягких электронов с целью обнаружения ионосферы Луны и изучения заряженных частиц шлейфа магнитосферы Земли у орбиты Луны; ионные ловушки для регистрации полного потока ионов и электронов солнечного ветра и поиска ионосферы Луны; пьезоэлектрические датчики для регистрации в межпланетном и окололунном пространстве метеорных частиц с массой, превышающей одну стомиллионную грамма; инфракрасный датчик для определения интегрального теплового излучения Луны; счетчик мягких рентгеновских фотонов для измерения рентгеновского флюоресцентного излучения пород лунной поверхности.
Обработка результатов радиотехнических измерений параметров орбиты станции «Луна-10» и переданной станцией на Землю информации позволила получить предварительные результаты научных исследований Луны и окололунного пространства. Оказалось, что аномалии гравитационного поля Луны невелики. Выражение для гравитационного потенциала U Луны можно принять в виде разложения в ряд по сферическим функциям:
где μ - масса Луны, R - средний радиус, r, y, λ - сферические координаты точки: r - полярный радиус, y - широта, отсчитываемая от среднего экватора Луны, λ - долгота, отсчитываемая от нулевого меридиана эпохи t0, Рmn(sin y) - присоединенные функции Лежандра. Для определения параметров поля тяготения Луны вычислены коэффициенты Сnm, dnm разложения и их максимально возможные ошибки:
| C20= (-0,206 ± 0, 022)·10-3 С21= (0,157 ± 0,059)·10-4 d21 = (0,361 ± 0,358)·10-5 С22 = (0,140 ± 0,012)·10-4 d22= (-0,139 ± 0,145)·10-5 С30 = (-0,363 ± 0,099)·10-4 С31= (-0,568 ± 0, 026)·10-4 d31 = (-0,178 ± 0,032)·10-4 С32 = (0,118 ± 0,047)·10-4 d32= (-0,702 ± 4, 595)·10-6 С34 = (0,333 ± 0,270)·10-4 |
Гравитационный потенциал Луны проиллюстрирован на рис. 1, а, б, в. Для этого рассмотрена поверхность уровня, проходящая через точку с координатами r= 1738 км, y= 0, λ = 0. На рис. построены линии уровня, полученные сечениями этой поверхности экваториальной плоскостью XY (рис. 1, а), плоскостью нулевого меридиана XZ (рис. 1, 6) и меридиональной плоскостью YZ, соответствующей долготе λ = 90° (рис. 1, в). Радиальное отклонение линий уровня от окружности со средним радиусом Луны R - 1738 км для наглядности построено с увеличением в 1000 раз. Видна грушевидность поверхности потенциала с вытянутостью на обратной стороне Луны.
 Рис. 1. Сечения поверхности уровня гравитационного потенциала Луны экваториальной (а), меридиональной λ = 0° (б) и меридиональной λ = 90° (в) плоскостями. |
Результаты измерений магнитного поля не дают основания полагать, что Луна имеет дипольное магнитное поле. Установлено, что поле в обследованном окололунном пространстве имеет достаточно однородную структуру и регулярный характер. В период измерений наблюдалась изменчивость напряженности поля в пределах 24-40 γ коррелирующая с индексом магнитной активности на поверхности Земли. Погрешность определения абсолютного значения скалярной величины ±10 γ. Магнитные измерения не обнаружили в окрестностях Луны шлейфа магнитосферы Земли, но вопрос этот остается дискуссионным, поскольку результаты американских измерений и результаты измерения плазмы, выполненные на «Луне-10», приводят к обратному выводу.
Результаты экспериментов, проведенных при помощи ловушек заряженных частиц на «Луне-10», свидетельствуют, что за время измерений на селеноцентрической орбите с 3 апреля по 29 мая Луна дважды выходила из шлейфа магнитосферы Земли и один раз вошла в него. То обстоятельство, что магнитные измерения, проведенные на «Луне-10», не обнаружили особенностей структуры магнитного поля, присущих шлейфу магнитосферы Земли, может быть объяснено уменьшением напряженности поля в шлейфе магнитосферы по мере удаления от Земли, в результате чего оно стало трудно различимым на фоне повышенного по сравнению с условиями невозмущенного межпланетного пространства магнитного поля вблизи Луны. Возможно, что обнаружение шлейфа магнитосферы на больших удалениях от Земли легче осуществимо при помощи плазменных измерений. Оценка верхней границы возможной концентрации заряженных частиц в ионосфере Луны дает величину порядка 100-300 см-3. Правда, есть основания полагать, что зарегистрированные ионы имеют неионосферное происхождение, а приведенная выше оценка является завышенной.
Общий уровень гамма-излучения лунных пород несколько превышает уровень гамма-излучения над породами земной коры. По предварительной оценке интенсивность гамма-излучения на поверхности Луны (для районов измерений) составляет 20-30 мкрентген/час.
Основной вклад в лунное гамма-излучение (ок. 90%), дают процессы взаимодействия космических лучей с лунным веществом (мгновенное гамма-излучение и распад космогенных изотопов). Анализ позволил идентифицировать на лунном спектре фотопики от гамма-квантов, испускаемых при взаимодействии космических частиц с основными породообразующими элементами лунной поверхности О, Mg, Al, Si, а также гамма-квантов, испускаемых при распаде космогенных изотопов.
Результаты измерений над различными районами лунной поверхности, включая районы лунных «материков» и «морей», не позволили обнаружить заметного различия в уровне интенсивности гамма-излучения над этими районами (изменения интенсивности не превышают 40%). В общей интенсивности гамма-излучения лунных пород доля излучения, обусловленная распадом К, Th и U, не превышает 10% . Сравнение интенсивности гамма-излучения от распада естественных радиоактивных элементов К, Th и U с результатами калибровки прибора на земных породах позволяет приписать лунным породам концентрации радиоактивных элементов, близкие к земным породам основного состава (типа базальтов). Полученные данные позволяют исключить для тех районов лунной поверхности, где проводились измерения, существование пород с содержанием радиоактивных элементов К, Th и U таким же, как в земных кислых породах (гранитах), и тем более пород с рудными концентрациями этих элементов.
Измерения потока первичного космического излучения в пространстве на участке траектории между Землей и Луной в период с 31 марта до 3 апреля дают абсолютную величину потока 4,7± 0,4 см-2сек 1. Приводимое значение потока совпадает с данными, полученными ранее станцией «Луна-9». Из измерений, проведенных станцией «Луна-10» в период активного существования 3 апреля - 29 мая, следует, что интенсивность излучения альбедо составляет ~ 13% от интенсивности космических лучей. Ранее с помощью станции «Луна-9» было получено значение интенсивности излучения альбедо до 26% от интенсивности космических лучей. Расхождение закономерно и объясняется наличием в случае станции «Луна-10» дополнительной экранировки (латунный фильтр счетчика), которая поглощает электроны малых энергий (до 8 Мэв). Уменьшение интенсивности излучения альбедо с 26 до 13%, т. е. в 2 раза, фильтром со средней эффективной толщиной 5,1 г/см2 дает оценку для нижнего значения критической энергии β вещества лунной поверхности, равную 28 Мэв. (Оценка получена в предположении, что излучение альбедо имеет равновесный спектр).
Такое значение соответствует веществу с атомным номером 17 или 24. Для всего равновесного спектра поглощение фильтром было бы меньше чем в 2 раза, поэтому истинное значение критической энергии > 28 Мэв и, соответственно, эффективное значение атомного номера вещества лунной поверхности Z эф ≤17-24.
Измерения, выполненные на участке полета станции «Луна-10» от Земли к Луне, по-видимому, не зарегистрировали мягкого корпускулярного излучения. Во время нахождения спутника «Луна-10» на орбите (в период с 3 по 23 апреля и с 27 по 29 мая) газоразрядный счетчик обнаружил появление в космическом пространстве частиц малой энергии. Появление этих потоков естественно связывать с появлением сравнительно спокойных форм солнечной активности.
Особый интерес представляют кратковременные возрастания интенсивности мягкого излучения, зарегистрированные 4 и 9 апреля, а также 3 мая примерно в области продолжения шлейфа магнитосферы Земли. Весьма вероятно, что эти возрастания интенсивности связаны с пересечением шлейфа магнитосферы и свидетельствуют о том, что в пограничном слое шлейфа существует квазистабильный поток частиц малой энергии.
Измерение верхней границы интенсивности для потоков электронов с энергиями ~ 40 кэв показало, что если существует радиация, постоянно захваченная штатным полем Луны на высотах от 350 до 1000 км от лунной поверхности, то в ее составе потоки электронов с энергиями 40 кэв не превышают 3 см-2 стерад-1 сек-1.
Во время эксперимента на спутнике «Луна-10» в течение 40 дней наблюдалась повышенная плотность твердого межпланетного вещества вблизи Луны, превышающая больше, чем на два порядка, среднюю для межпланетного пространства величину. Это дает основание предполагать, что зарегистрированное сгущение имеет локальный характер и относится к Луне.
