В отличие от первого, третьего, пятого и шестого «Сервейеров» (запуски второго и четвертого были неудачными), которые обследовали лунную поверхность в равнинных областях экваториальной зоны – предполагаемых местах посадки кораблей с человеком, – аппарат «Сервейер-7» был посажен в районе полюса, примерно в 30 километрах севернее кратера Тихо, в типичной гористой местности.
Последняя (седьмая) станция «Сервейер» по сравнению с предыдущими аппаратами такого же типа была наиболее полно оснащена научным оборудованием. Ковш-захват (рис. 57) шириной 5 сантиметров имеет вынос до 1,5 метра с глубиной захвата грунта до 0,45 метра (реализуемой лишь в случае не очень прочного грунта); на ковше расположены магнит и альфа-анализатор для химического анализа лунных пород.
Результаты обработки материалов, переданных с места посадки станции «Сер(вейер-7», показали, что отражающая способность материковых районов почти на 20 процентов превышает отражающую способность поверхности «морей»; прочность и плотность лунного грунта «материков» существенно больше, чем «морских» областей; плотность составляет приблизительно 2,5 грамма на кубический сантиметр, т. е. близка к плотности земного грунта.
Изучение химического состава и радиационных характеристик поверхностных пород Луны производилось автоматическими научными станциями «Луна-10», «Луна-12», «Луна-16», «Луна-17», «Луна-20» и тремя аппаратами «Сервейер», а также пилотируемыми кораблями типа «Аполлон».
Впервые исследование состава и типа лунных пород было выполнено первым искусственным спутником Луны – станцией «Луна-10». На станции был установлен сцинтилляционный гамма-спектрометр, позволяющий получать информацию о характере лунного грунта (до глубины 25 сантиметров) и радиационной обстановке на Луне. Гамма-спектроскопия, использованная лунным спутником, позволила провести изучение лунных пород «материков» и «морей» на весьма большой части поверхности Луны, включая и ее обратную сторону.
Внешний вид гамма-спектрометра показан на рис. 58; прибор состоит из двух основных частей: сцинтилляционного датчика и многоканального амплитудного анализатора.
Для исключения фона от заряженных частиц в датчике спектрометра была применена электронная схема, использующая различное время высвечивания кристалла слоистого фосфора и пластмассового сцинтиллятора.
Тороидальный амплитудный анализатор (с внешним диаметром примерно 37 сантиметров), представляющий собой особую цифровую вычислительную машину, обеспечивал измерение дифференциального спектра в достаточно широком диапазоне энергий, что позволяло производить количественное определение как естественной, так и наведенной активности исследуемой части поверхности Луны.
Обработка измерений показала, что интенсивность общего гамма-излучения на поверхности Луны равна 20 – 30 микрорентгенам в час (существенного различия между «морями» и «материками» не отмечено); 90 процентов излучения обусловлено взаимодействием космических лучей с лунным веществом и 10 процентов – распадом радиоактивных элементов – калия, тория и урана, содержащихся в поверхностных слоях лунных пород.
На рис. 59 представлены спектры гамма-излучения лунных пород, зафиксированные на орбите спутника Луны, по измерениям автоматической станцией «Луна-10».
Спектры гамма-излучения, которые должны получаться на орбите спутника Луны от естественных радиоактивных элементов лунного грунта – калия, тория и урана, соответствующих по относительному содержанию главным типам земных пород, – даны на рис. 60.
Сопоставление спектров, приведенных на рис. 59 (кривая 3) и рис. 60, показывает, что лунный грунт близок по типу к базальтам (основные породы); возможно существование метеоритного (ультраосновного) вещества в поверхностных слоях Луны; наличие же гранитов (кислых пород) и пород с рудными концентрациями радиоактивных элементов – практически исключено, что подтверждено также исследованиями станциями «Сервейер» и «Луноход-1».