Исследование Луны — исследование спутника Земли с помощью космических аппаратов и оптических приборов.
Изначально единственным методом изучения Луны человечеством было визуальное наблюдение. Изобретение Галилеем телескопа в 1609 году позволило добиться значительного прогресса в наблюдениях. Сам Галилей использовал свой телескоп для исследования гор и кратеров на лунной поверхности. Исследования спутника Земли с использованием космических аппаратов началось 13 сентября 1959 года с жесткой посадки советской автоматической станции «Луна-2» на поверхность спутника. В 1969 году состоялась высадка человека на Луну, началось изучение спутника с его поверхности.
В настоящее время несколько космических держав имеют планы по возобновлению пилотируемых полётов на Луну и созданию лунных баз.
Древность и Средние века
Луна привлекала внимание людей с древних времён. Во II в. до н. э. Гиппарх исследовал движение Луны по звёздному небу, определив наклон лунной орбиты относительно эклиптики, размеры Луны и расстояние от Земли, а также выявил ряд особенностей движения.
Полученную Гиппархом теорию развил впоследствии астроном из Александрии Клавдий Птолемей во II веке н. э., написав об этом книгу «Альмагест». Данная теория множество раз уточнялась, и в 1687 году, после открытия Ньютоном закона всемирного тяготения, из чисто кинематической, описывающей геометрические свойства движения, теория стала динамической, учитывающей движение тел под действием приложенных к ним сил.
Изобретение телескопов позволило различать более мелкие детали рельефа Луны. Одну из первых лунных карт составил Джованни Риччиоли в 1651 году, он же дал названия крупным тёмным областям, наименовав их «морями», чем мы и пользуемся до сих пор. Данные топонимы отражали давнее представление, будто погода на Луне схожа с земной, и тёмные участки якобы были заполнены лунной водой, а светлые участки считались сушей. Однако в 1753 году хорватский астроном Руджер Бошкович доказал, что Луна не имеет атмосферы. Дело в том, что при покрытии звёзд Луной те исчезают мгновенно. Но если бы у Луны была атмосфера, то звезды бы погасали постепенно. Это свидетельствовало о том, что у спутника нет атмосферы. А в таком случае жидкой воды на поверхности Луны быть не может, так как она мгновенно бы испарилась.
С лёгкой руки того же Джованни Риччиоли кратерам стали давать имена известных учёных: от Платона, Аристотеля и Архимеда до Вернадского, Циолковского и Павлова.
XIX век
Новым этапом исследования Луны стало применение фотографии в астрономических наблюдениях, начиная с середины XIX века. Это позволило более детально анализировать поверхность Луны по подробным фотографиям. Такие фотографии были сделаны, в частности, Уорреном де ла Рю (1852) и Льюисом Резерфордом (1865). В 1881 Пьер Жансен составил детальный «Фотографический атлас Луны».
В 1811 году французский астроном Франсуа Араго открыл явление поляризации света, отражённого поверхностью Луны. Лунный свет поляризован в очень малой степени: максимальная доля поляризованной составляющей составляет 3,5 % (зарегистрирована для тёмного участка в Океане Бурь в синем свете при определённых фазах Луны). Причина такой слабой поляризации заключается в том, что Луна отражает свет в основном диффузно. Свет, отражённый от разных объектов с более гладкой поверхностью (для которых справедливы формулы Френеля), при достаточно больших углах падения бывает поляризован намного сильнее.
В 1822 году немецкий астроном Франц фон Груйтуйзен обнаружил, а затем и сообщил об открытии лунного города, расположенного к северу от кратера , названного им Валлверк (сейчас это образование известно под названием Город Груйтуйзена). Это открытие стало большой сенсацией и вызвало множество споров; наблюдения более мощными телескопами опровергли искусственную природу этого образования.
XX век
С началом космической эры количество наших знаний о Луне значительно увеличилось: стал известен состав лунного грунта, учёные получили его образцы, составлена карта обратной стороны спутника, обнаружено наличие водного льда на поверхности.
Первые попытки достичь поверхности Луны при помощи автоматических межпланетных станций произошли с августа по декабрь 1958 года. В этот период в силу различных обстоятельств были потеряны две серии первых лунных автоматических аппаратов производства США и СССР. В частности были утеряны аппараты: Пионер-0; Луна-1А; Луна-1B; Пионер-1; Пионер-2; Луна-1С; Пионер-3. Причинами неудач послужили аварии ракет-носителей и неисправности третьей ступени (Пионер-1 и −2). Пионер-3 не достиг поверхности спутника земли из за недобора скорости (неисправность третьей ступени РН).
Советская АМС «Луна-1», которая 2 января 1959 года впервые вышла на расчётную орбиту по направлению к Луне, оказалась первым земным аппаратом, набравшим вторую космическую скорость. Однако, ошибка в расчётах, не учитывающая время прохождения сигнала от Земли до АМС, не позволила аппарату выполнить необходимый манёвр точно в срок, в результате чего АМС прошла мимо цели и стала первым искусственным спутником Солнца. Остальные задачи миссии в том числе серия научных экспериментов, среди которых впервые были произведены прямые измерения параметров солнечного ветра были выполнены в полном объёме. Аппаратура АМС отработала штатно.
Поверхности Луны 14 сентября 1959 года впервые достигла советская автоматическая межпланетная станция «Луна-2», доставив в район вблизи кратеров Аристилл, Архимед и Автолик вымпел с изображением герба СССР. В процессе полёта АМС также произвела серию научных исследований.
Обратную сторону Луны впервые удалось запечатлеть в 1959 году, когда советская станция «Луна-3» пролетела над ней и сфотографировала невидимую с Земли часть её поверхности. Для съемки использовалась фотоплёнка, которая проявлялась сразу на борту космического аппарата и использовалась как запоминающее устройство. Затем она сканировалась телефотометром, и уже результаты сканирования отправлялись по радиосигналу на Землю. Поскольку советская плёнка не отвечала нужным требованиям по качеству, инженеры использовали для аэрофотосъемки американскую, которую извлекли из сбитых воздушных шаров-разведчиков, которые запускались США над территорией СССРВ 2024 году к Луне впервые за полвека отправится пилотируемая миссия. Самое время вспомнить сложную, увлекательную и очень красивую историю освоения спутника Земли , Meduza, 2 января 2024 года..
Первая в мире мягкая посадка на Луну была совершена 3 февраля 1966 года спускаемым аппаратом — автоматической лунной станцией (АЛС) из состава советской АМС «Луна-9», которая также впервые передала изображения поверхности другого небесного тела.
17 ноября 1970 года станция АМС «Луна-17» с первым в мире дистанционно-управляемым самоходным аппаратом (планетоходом) «Луноход-1» благополучно прилунилась в Море Дождей. «Луноход-1» проработал на Луне одиннадцать лунных дней (10,5 земных месяцев) и проехал 10 540 м. В процессе работы аппарат совершил оценки проходимости лунного грунта, отработал 537 циклов определения физико-механических свойств поверхностного слоя (реголита), провёл его химический анализ в 25 различных точках и произвёл панорамную съёмку поверхности Луны.
В начале 1960-х годов было очевидно, что в освоении космоса США отстают от СССР. Дж. Кеннеди заявил — высадка человека на Луну состоится до 1970 года. Для подготовки к пилотируемому полёту НАСА выполнило несколько программ АМС: «Рейнджер» (1961—1965, фотографирование поверхности), «Сервейер» (1966—1968, мягкая посадка и съёмки местности) и «Лунар орбитер» (1966—1967, детальное изображение поверхности Луны). Также в 1965—1966 гг был проект НАСА MOON-BLINK по исследованию необычных явлений (аномалий) на поверхности Луны. Работы выполнялись Trident Engineering Associates (Аннаполис, штат Мэриленд) в рамках контракта NAS 5-9613 от 1 июня 1965 года с Goddard Space Flight Center (Гринбелт, штат Мэриленд)Официальный веб-сайт NASA .
Ставшая успешной американская программа пилотируемых полётов на Луну называлась «Аполлон». Первый в мире облёт Луны состоялся в декабре 1968 года на пилотируемом корабле Аполлон-8. После репетиционного полёта в мае 1969 года к Луне без высадки на неё корабля Аполлон-10, первая в мире высадка на Луну произошла 20 июля 1969 года на корабле Аполлон-11 (первым человеком, ступившим 21 июля на поверхность Луны, стал Нил Армстронг, вторым — Эдвин Олдрин; третий член экипажа Майкл Коллинз оставался в орбитальном модуле); последняя шестая — в декабре 1972 года. Таким образом, Луна — единственное небесное тело, на котором побывал человек, и первое небесное тело, образцы которого были доставлены на Землю (США доставили 380 килограммов, СССР — 324 грамма лунного грунта)Москва: сколько стоит грамм Луны? . В ходе аварийного полёта «Аполлона-13» высадка на Луну не производилась. В ходе последних трёх полётов по программе использовались управляемые высадившимися астронавтами лунные электромобили. Находившиеся в высокой степени готовности три дополнительные полёта по программе (Аполлон-18...20) были отменены. Существуют конспирологические утверждения о т. н. «лунном заговоре», что высадки на Луну лишь инсценировались, но реально не производились, или что вышесказанное было умышленной дезинформацией, а программа «Аполлон» была свёрнута ввиду обнаружения инопланетного присутствия на Луне.
Ввиду возникшего отставания от США две советские лунные пилотируемые программы — лунно-облётная Л1 и лунно-посадочная Л3 — были прекращены на этапе отработки беспилотных полётов кораблей без достижения целевого результата. Также не были реализованы разрабатывавшийся как развитие программы Л3 первый в мире детальный проект лунной базы «Звезда» и предложенные последующие проекты лунных экспедиций Л3М и ЛЭК. В ряду многочисленных лунно-посадочных и лунно-орбитальных станций «Луна» СССР обеспечил автоматическую доставку на Землю образцов лунного грунта на АМС Луна-16, Луна-20, Луна-24 и проводил исследования на поверхности Луны также с помощью двух радиоуправляемых самоходных аппаратов-луноходов: «Луноход-1», запущенный к Луне в ноябре 1970 года и «Луноход-2» — в январе 1973 г. «Луноход-1» работал 10,5 земного месяца, «Луноход-2» — 4,5 земного месяца (то есть 5 лунных дней и 4 лунные ночи). Оба аппарата собрали и передали на Землю большое количество данных о лунном грунте и множество фотоснимков деталей и панорам лунного рельефа. В 1964—1974 годах в СССР разработали первый в мире детальный проект долговременной лунной базы «Звезда»Понятов А. Человек возвращается на Луну: зачем и почему сейчас? // Наука и жизнь. — 2026. — № 5. — С. 46..
После того как в августе 1976 года последняя советская станция «Луна-24» доставила на Землю образцы лунного грунта, следующий аппарат — японский спутник «Hiten» — полетел к Луне лишь в 1990 году. Далее были запущены два американских космических аппарата — Clementine в 1994 году и Lunar Prospector в 1998 году.
Размещённым здесь оптическим телескопам не пришлось бы пробиваться сквозь плотную и вносящую помехи земную атмосферу. А для радиотелескопов Луна послужила бы естественным щитом из твёрдых горных пород толщиной 3500 км, который прикрыл бы их от большинства радиопомех с Земли.
XXI век