Akademia Górniczo Hutnicza

Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska

Praca dyplomowa
Geofizyka Stosowana

Badania geofizyczne w trakcie załogowej eksploracji Księżyca w ramach programu Apollo.

Mateusz Matt Harasymczuk

Promotor pracy
Prof. dr hab. inż. Kaja Pietsch

1.1. Wprowadzenie

21 lipca 1969 roku amerykański astronauta Neil Armstrong jako pierwszy człowiek w historii postawił stopę na Księżycu. W okresie 1969-1972 w ramach programu Apollo pracę badawczą na powierzchni wykonywało 12 osób podczas 6 lądowań. Łącznie spędzono tam 300 godzin, a zadania operacyjne poza kapsułą lądownika wykonywano przez 80 godzin. Pieszo oraz za pomocą pojazdu księżycowego przebyto sumarycznie 105 km [Dic06]. W celu analizy geologicznej i geochemicznej przywieziono na Ziemię 381 kg materiału Księżycowego [Mey09]. Na chwilę obecną to jest to jedyny przykład załogowej eksploracji innego ciała niebieskiego.

Głównym celem misji załogowych na Księżyc były badania geologiczne i geofizyczne. W ramach pakietu ALSEP (Apollo Lunar Surface Experiments Package), w który astronauci byli wyposażeni podczas eksploracji powierzchni zgromadzono szereg urządzeń do badań geofizycznych Księżyca. Dzięki przeprowadzonym pomiarom udało się określić księżycową aktywność sejsmiczną, zmiany jego pola magnetycznego, wpływ oraz skład wiatru słonecznego, zbadać przewodność cieplną globu księżycowego oraz zbadać niskoenergetyczne wiatry słoneczne.

Po zakończeniu programu Apollo rząd USA zobligował NASA do zagospodarowania niskiej orbity okołoziemskiej poprzez programy Skylab, Space Shuttle oraz ISS. Decyzja ta spowodowała wzrost gospodarczy w sektorze obserwacji Ziemi oraz satelitów telekomunikacyjnych ale również doprowadziła do zaprzestania eksploracji tzw. głębokiej przestrzeni kosmicznej.

Na przełomie pierwszej i drugiej dekady XXI wieku Księżyc ponownie stał się przedmiotem dyskusji naukowych. Po 10 miesięcznej misji orbitera Chandrayaan-1 kontrolerzy lotu Indyjskiej Organizacji Badań Kosmicznych dokonali kontrolowanego uderzenia w powierzchnię Księżyca w okolicach krateru Shackletona. Po wykonaniu analizy spektroskopowej pyłu oraz fragmentów materiału spod powierzchni odkryto obecność wody w postaci lodu [Cro11].

W 2016 roku dyrektor Europejskiej Agencji Kosmicznej Johann-Dietrich Wörner wyznaczył cel dla swojej agencji stworzenia w 2030 roku bazy na Księżycu oraz rozpoczęcia permanentnej obecności człowieka na jego powierzchni [Wor16]. Przedsięwzięcie ma być wspólnym międzynarodowym projektem, w którym mają wziąć udział państwa zrzeszone w Europejskiej Agencji Kosmicznej, Rosja oraz Chiny.

W roku 50-tej rocznicy lotu Apollo 11 wiceprezydent USA Mike Pence w imieniu rządu Stanów Zjednoczonych Ameryki zobligował NASA do załogowej eksploracji Księżyca w ciągu 5 lat [Inc19]. Wg. obecnych planów cel ten ma zostać zrealizowany za pomocą lądownika startującego z orbitującej wokół Księżyca stacji LOP-G (ang. Lunar Orbiting Platform Gateway). Następnym celem w latach 2030-2040 ma być załogowy lot na Marsa.

Firmy sektora prywatnego również są zainteresowane naturalnym satelitą Ziemi. Główny obszar działalności ma dotyczyć transportu dóbr i towarów oraz wsparcia agencji rządowych w załogowej eksploracji. Istotnym elementem jest także kwestia górnictwa kosmicznego, tj. pozyskiwania z Księżyca zasobów naturalnych, np. Helu-3 czy rud Toru [Sly07]. Po przetransportowaniu na Ziemię materiały te będą miały ogromną wartość oraz wg. obecnych przewidywań przyczynią się do rewolucji energetycznej.