10.09.2011 года с мыса Канаверал РН Delta-2 выведены на траекторию полета к Луне два лунных зонда, предназначенных для детального изучения гравитационного поля Луны. Эти два зонда по сути аналогичны зонду GRACE, находящемуся на орбите Земли с теми же целями. Способ измерения структуры гравитационного поля Земли и Луны аналогичен. С помощью точных измерений положения спутников Земли или Луны оценивают их отклонения от "стандартной" кеплеровской орбиты. По этим отклонениям вычисляют характеристики потенциала гравитационного поля. 

 

 

 

 

             

 

 Для студентов Лаборатории космических исследований Ульяновского государственного университета              напишу, что аналогичная задача есть в нашем Космофизическом практикуме, созданном в Лаборатории , но в упрощенном виде. Процедура измерения гравитационного поля Луны с помощью спутников GRAIL несколько отличается от измерений с помощью GRACE. Для увеличения точности используется не один, а два спутника Луны, которые автоматически измеряют расстояние между собой и передают результат на Землю. В совокупности с измерениями орбитальных параметров этих спутников с Земли эта информация позволит существенно поднять точность измерений. Такая процедура необходима, поскольку сами спутники находятся гораздо дальше от наземных станций , чем GRACE, и гравитационное поле Луны меньше Земного. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Необходимость в измерении гравитационного поля Луны очень важна для задач навигации космических аппаратов вблизи ее поверхности. С момента начала полетов к Луне и посадки на нее автоматичских зондов выяснилось, что гравитационное поле Луны очень не равномерное.

Неравномерность создают уплотнения в теле Луны, получившие название масконы. Такие уплотнения встречаются и в теле Земли и, как предполагают, связаны с остатками астероидов, когда-то упавших на поверхность Земли и Луны во время их образования. Однако, поскольку размер Луны меньше, то такие уплотнения гораздо сильнее искажают гравитационное поле Луны, чем Земли. В прошлом это создавало серьезные проблемы при управлении лунными космическими аппаратами и приводило к серьезным ошибкам при их прилунении. Для будущих задач освоения Луны человеком, для надежного пилотирования космических кораблей вблизи Луны необходимо знать гравитационное поле Луны с максимально возможной точностью. Эту задачу и решают спутники GRAIL.

 

Карта аномалий Луны, полученная с помощью спутника Lunar Prospector (1998-1999 Г.) Красным выделены области повышенной силы тяжести, а синим - пониженной.

 

Ниже приведена часть статьи с сайта журнала "Популярная механика" (http://www.popmech.ru/article/9667-para-graaley/):

 

82 дня работы зондов GRAIL на окололунной орбите обойдутся NASA почти в полмиллиарда долларов. За эту сумму в нашем распоряжении должна оказаться самая детальная трехмерная карта гравитационного поля нашего естественного спутника, а вместе с ней – новые данные о его составе, строении и прошлом. «То, что мы надеемся получить от миссии – это картина внутренних областей Луны, - говорит одна из участниц проекта GRAIL Мария Зубер (Maria Zuber), - Это может дать целостный взгляд на ее происхождение и эволюцию, а также на жизнь других твердых планет внутренней Солнечной системы».

 

Работа миссии включает использование пары идентичных зондов, GRAIL-A и GRAIL-B, которые по довольно длинной, но экономичной с точки зрения необходимого топлива, траектории, примерно к новому году прибудут на орбиту Луны и начнут работу, оставаясь в 55 км над ней. Два аппарата будет разделять расстояние от 121 до 362 км, и они будут, облетая спутник, непрерывно обмениваться сигналами на коротковолновых радиоволнах.

 

Радары позволят зондам самым точным образом оценивать расстояние, разделяющее их – чувствительность, по выражению одного из авторов проекта, позволяет фиксировать изменения «меньше, чем размер эритроцита». По мере того, как GRAIL-A и GRAIL-B будут облетать Луну, даже едва заметные неоднородности ее гравитационного поля будут влиять на это расстояние. И после необходимой обработки данные об изменениях в дистанции между аппаратами превратятся в самую детальную в истории карту гравитационного поля Луны.

 

Такая карта совершенно необходима для аккуратного планирования будущих миссий к Луне и, конечно, для ее освоения – в том числе и возведения здесь обитаемых или необитаемых постоянных баз. Но интересно другое: дело в том, что гравитационное поле Луны – пожалуй, одно из самых «хитрых» во всей Солнечной системе.

 

Если вы возьмете отвес и начнете обход нашего спутника, вы заметите, что в отдельных участках он отклоняется от вертикали, причем кое-где – на величину до 0,3^О! В этих участках ваш собственный вес (вес средних размеров астронавта со стандартной амуницией вес на Луне составляет 22,7 кг) заметно увеличится (в данном случае, на 113 г). Считается, что аномалии эти вызваны скрывающимися под поверхностью «концентрациями массы», или сокращенно масконами. Однако что конкретно они собой представляют, неясно до сих пор. Это могут быть отложения тяжелых элементов, толщи плотных осадочных пород – или заполненные плотной магмой ударные кратеры…

 

В пользу последней идеи говорит и тот факт, что масконы гораздо чаще встречаются на обратной стороне Луны, как это показали предварительные исследования японской миссии Kaguya/SELENE, о которых мы писали в заметке «Карта аномалий». Впрочем, это далеко не единственная особенность обратной стороны, и отличия ее от видимой просто поражают. Читайте: «Полная Луна».

 

Кстати, попутно всей этой научной работе зонды, несущие на борту и фотоаппараты, будут присылать снимки Луны. Это второстепенная, или даже третьестепенная задача миссии, которая реализуется в рамках американского образовательного проекта для школьников MoonKam.