Лунные исследования в Казанском университете: тенденции, результаты, перспективы. I. Физическая либрация

В статье приведены результаты изучения физической либрации Луны в Казанском университете за последние 10 лет. Раскрыты современные проблемы лунной динамики вращения, в которых основное внимание уделено наиболее тонким эффектам, связанным с ее сложным внутренним строением. Рассмотрены параметры свободной либрации Луны, дана геометрическая интерпретация чандлерово-подобной моды и свободной нутации лунного ядра. Коротко изложены назначение и возможности японского проекта ILOM (In situ Lunar Orientation Measurement), в рамках которого на одном из полюсов Луны планируется установить зенит-телескоп с ПЗС-матрицей в объективе для наблюдения звезд с целью определения физической либрации Луны c миллисекундной точностью.
Компьютерное моделирование будущих наблюдений проводится с целью их оптимизации: эффективное расположение наблюдательной аппаратуры на лунной поверхности, проверка чувствительности будущих наблюдений к различным особенностям внутреннего строения Луны. Представлены результаты первого этапа моделирования. На этом этапе было разработано программное обеспечение для выбора звезд, попадающих в поле зрения лунного телескопа и редукции их координат на период наблюдения. Построены и проанализированы треки этих звезд. Проверена чувствительность треков к параметрам гравитационного поля Луны. Затем сформулирована обратная задача физической либрации. Показано, что из полярных наблюдений звезд невозможно определить либрацию по долготе $\tau(t)$. На этапе, связанном с решением обратной задачи, исследовано проявление в селенографических координатах вязкоупругих свойств Луны. В спектре моделируемых остаточных разностей выявлены гармоники, которые могут служить индикаторами для уточнения параметра, характеризующего вязкие свойства лунного тела – числа Лява $k_2$ и времени задержки.