חקר הירח

היסטוריה מוקדמת

האסטרונומים הבבליים שחיו באזור מסופוטמיה באלף הראשון לפני הספירה גילו מחזור בן 18 שנה של ליקויי ירח. באותו זמן ידעו כי 19 שנות שמש שווים לכ־235 חודשי ירח. במאה השנייה לפני הספירה סלאוקוס מסלוקיה העלה את התאוריה (שהתבררה כנכונה) כי הגאות והשפל נגרמו על ידי הירח (סלאוקוס חשב כי האינטראקציה נגרמת על ידי אטמוספירת כדור הארץ אך למעשה התופעה היא כתוצאה מכוח המשיכה של הירח). לפי סטראבון (1-1-0009), סלאוקוס היה הראשון שהעלה תאוריה את תאוריית הגאות והשפל, וכי גובה הגאות והשפל תלוי במצב הירח ביחס לשמש.
באמצע האלף הראשון לפני הספירה, אסטרונומים הודיים תיארו את מסלולי הירח ב־Aitareya Brahmana. בשנת 449 לספירה, האסטרונום ההודי אריאבהטה הזכיר ב־Āryabhaṭīya שלו כי בהירות הירח נובעת מהשתקפות אור השמש.
אחד מראשוני אנשי המערב שניסה למצוא הסבר מדעי לירח הוא הפילוסוף היווני אנכסגורס (428–500 לפני הספירה), שטען כי השמש והירח הם אבנים כדוריים ענקיים, וכי הירח מחזיר את אורו של השמש. תורתו האתאיסטית לגבי השמיים הייתה אחת הסיבות לכליאתו ולגרושו. בתיאור היקום של אריסטו (384–322 לפנה"ס), הירח מהווה את הגבול בין היסודות (אדמה, מים, אוויר ואש) לבין השמיים העליונים. בפילוסופיה של אריסטו, השמיים, שמתחילים מהירח, היו ממלכת השלמות, והשטח שתחת הירח הוא ממלכת השחיתות, וכל דמיון בין אזורים אלו נשללו בנוקשות. אריסטו בעצמו הציע כי יכול להיות שהירח הזדהם מממלכת השחיתות. בספרו הקצר "On the Face in the Moon's Orb", פלוטארכוס (46–120 לספירה) הציג דעות שונות בקשר למערכת היחסים בין כדור הארץ לירח. הוא הציע כי בירח יש גומחות אליהם אור השמש לא הגיע וכי הכתמים על הירח אינם אלא צללים של נחלים או תהומות עמוקים. הוא גם העלה את האפשרות כי הירח מיושב. בימי קדם הוצע כבר כי הירח הוא ראי מושלם וכי הסימנים על פניו היו השתקפות של תוואי כדור הארץ אך הסבר זה נדחה בקלות כי פני הירח לא השתנו עם תנועתו מעל כדור הארץ. ההסבר שהפך למקובל בסופו של דבר הוא כי ישנם וריאציות של "צפיפות" בירח שגרמו לירח להופיע כפי הופעתו. שלמות הירח, ומכך שלמות השמיים, נשמרה בצורה זו. אריסטרכוס מסאמוס (230–310 לפנה"ס) הלך צעד קדימה ומדד את המרחק בין כדור הארץ לירח והגיע לתוצאה כי המרחק הוא פי 20 מרדיוס כדור הארץ (המרחק הוא למעשה פי 60 מרדיוס כדור הארץ. רדיוס כדור הארץ היה ידוע בערך מאז ארטוסתנס).
בתקופת המדינות הלוחמות של סין, האסטרונום שי שן (המאה ה־4 לפנה"ס) נתן הוראות לחיזוי ליקויי שמש וירח בהתחשב במיקומם היחסי של שניהם. על אף שהסינים בתקופת שושלת האן (202 לפנה"ס–202 לספירה) האמינו כי הירח היא אנרגיה השווה לצ'י, תאוריית "השפעת הקרינה" שלהם זיהתה נכונה כי אור הירח הוא השתקפות של אור השמש. תאוריה זו נתמכה על ידי הזרם המרכזי של הוגי הדעות כמו למשל ג'ינג פאנג (37–78 לפנה"ס) וג'אנג הנג (78–139 לספירה), אבל נדחתה על ידי הפילוסוף בעל ההשפעה וואנג צ'ונג (27–97 לספירה).
חבש אל־חסיב אל־מארווזי, אסטרונום פרסי, ערך מספר תצפיות במצפה הכוכבים אל־סאמיסיה בבגדד בין 825 ל־835 לספירה. בעזרת תצפיות אלו, הוא העריך כי קוטר הירח שווה ל־3,037 ק"מ (הקוטר הוא למעשה כ־3,476 ק"מ) וכי מרחקו מכדור הארץ הוא כ־363,345 ק"מ (המרחק האמיתי נע בין כ־363,000 ק"מ בפריגיאה לכ־405,700 ק"מ באפוגיאה). בשנת 1021, הפיזיקאי הערבי איבן אל־היית'ם הסביר את תופעת אשליית הירח (אשליה כי הירח נראה גדול יותר כאשר הוא באופק וקטן יותר כשהוא באמצע השמיים) בספרו Book of Optics, שהיא כי קביעת מרחק של עצם תלויה בכך שיש רצף קבוע של גופים המתערבים בין הצופה לעצם. עם הירח אין גופים מתערבים ולכן משום שגודלו של עצם תלוי במרחק ממנו הוא נצפה, שבמקרה זה אינו מדויק, הירח נראה גדול יותר כאשר הוא באופק. בגלל עבודתו של אל־היית'ם, אשליית הירח התקבלה בהדרגה כתופעה פסיכולוגית. אל־היית'ם חקר גם אור הירח והוכיח באמצעות ניסויים כי מקור האור הוא מהשמש וסיכם בצורה נכונה כי הירח "פולט אור מאותם אזורים בפני השטח שלו, בהם אור השמש פוגע".
בימי הביניים, לפני המצאת הטלסקופ, רבים החלו להכיר בירח ככדור. על אף שהיו שהאמינו כי הירח הוא "חלק", בשנת 1609, גלילאו גליליי צייר את אחת מאיורי הטלסקופ הראשונים של פני הירח בספרו Sidereus Nuncius וציין כי פני הירח אינם חלקים וכי יש עליהם הרים ומכתשים. מאוחר יותר בשנת 1651, ג'ובאני בטיסטה ריקיאולי ופרנססקו מריה גרימלדי ציירו מפה של הירח ונתנו למכתשים רבים שמות הקיימים עד היום. במפות, אזוריו החשוכים של הירח כונו "ימות" או אוקיינוסים והחלקים המוארים כונו רמות או יבשות.
חסידיו של אריסטו בימי הביניים, בעולם האיסלאמי ואחר כך באירופה הנוצרית, ניסו לתת משמעות לכתמים על הירח במונחים אריסטוטוליים. תומאס האריוט, כמו גליליי, צייר את הירח וביצע תצפיות במשך מספר שנים אך ציוריו לא פורסמו. המפה הראשונה של הירח נכתבה על ידי הקוסמוגרף והאסטורנום הבלגי מיכאל ואן־לאנגרן ב־1645. שנתיים לאחר מכן, ב־1647, מפה נוספת פורסמה על ידי האסטרונום הפולני יוהנס הווליוס. באותה שנה הוציא לאור הווליוס את ספרו Selenographia, sive Lunae descriptio, החיבור הראשון שעסק כולו בירח. המונחים שקבע הווליוס, אף על פי ששימשו את המדינות הפרוטסטנטיות עד למאה ה־18, הוחלפו על ידי המונחים שפורסמו על ידי האסטרונום הישועי ג'ובאני בטיסטה ריקיאולי ב־1651 (ימות ורמות). בשנת 1753, האסטרונום הישועי קרואטי רודר בוסקוביק (Ruđer Bošković) גילה כי לירח אין אטמוספירה. בשנת 1824, הפיזיקאי והאסטרונום הבוואריאני פרנץ וון גרוית'ויזן הסביר כי המכתשים על פני הירח הם תוצאה של התנגשות מטאוריטים.
האפשרות כי ישנה צמחייה על הירח וכי היא מיושבת על ידי סלניום הייתה מקובלת על אסטרונומים רציניים אפילו בעשורים הראשונים של המאה ה־19. בשנת 1835, מתיחת הירח הגדולה הוליכה אנשים שולל כי על הירח חיים יצורים אקזוטיים. בערך באותו זמן (בין 1834 ל־1836), ויליאם ביר ויוהאן היינריך וון מדלר פירסמו את חיבורים בן 4 הכרכים Mappa Selenographica ואת הספר Der Mond ב־1837, בו הם קבעו בתקיפות כי על הירח אין גופי מים או אטמוספירה ניכרת.

מחקר נוכחי ושהסתיים / בוטל

ב־1990 יפן הגיעה לראשונה אל הירח עם הגשושית Hiten, ובכך הפכה למדינה השלישית (אחרי ארצות הברית וברית המועצות) להכניס חללית למסלול סביב הירח. בספטמבר 2007 שיגרה סוכנות החלל היפנית את הגשושית סלן במטרה "להשיג מידע מדעי על מקור ואבולוציית הירח ולפתח את הטכנולוגייה לחקר עתידי של הירח", לפי האתר הרשמי של JAXA.
BMDO ונאס"א שיגרו את קלמנטין ב־1994 ואת לונר פרוספקטור ב־1998.
סוכנות החלל האירופאית שיגרה גשושית קטנה וזולה בשם סמארט־1 ב־27 בספטמבר 2003. משימתה המרכזית של הגשושית הייתה לצלם את פני הירח בתלת־מימד באמצעות קרני X ואינפרא אדום. סמארט־1 נכנסה למסלול סביב הירח ב־15 בנובמבר 2004 והמשיכה לבצע תצפיות על הירח עד ל־3 בספטמבר 2006, אז התרסקה כמתוכנן על פני הירח כדי לחקור את האבק שהתרומם בפגיעה.
הרפובליקה העממית של סין החלה בתוכנית צ'אנג־אה כדי לחקור את הירח ולבדוק את האפשרויות לכרייה בירח, בעיקר אחר חיפוש האיזוטופ הליום 3 שישמש כמקור אנרגיה בכדור הארץ. סוכנות החלל הסינית שיגרה את הגשושית צ'אנג־אה 1 למסלול סביב הירח ב־24 באוקטובר 2007. משימת הגשושית המשיכה מעבר למצופה וב־1 במרץ 2009 התרסקה הגשושית במכוון על הירח אחרי משימה בת 16 חודשים והפכה את סין למדינה החמישית שהגיעה אל פני הירח (אחרי ברית המועצות, ארצות הברית, האיחוד האירופי והודו). ב־1 באוקטובר 2010 שיגרה סין את הגשושית צ'אנג־אה 2.
בדצמבר 2013 הונחת על הירח הרובר צ'אנג־אה 3 ובינואר 2019 הונחתה צ'אנג־אה 4 על הצד הרחוק של הירח.
סוכנות החלל ההודית שיגרה את הגשושית צ'אנדריאן 1 ב־22 באוקטובר 2008. הגשושית תוכננה להקיף את הירח למשך שנתיים וליצור מפה תלת־ממדית של שני צידי הירח וביצוע מיפוי כימי ומינרלוגי של פני השטח של הירח. צ'נדריאן 1 כללה גשושית בשם MIP ששוחררה ממנה ונחתה על פני הירח ב־14 בנובמבר 2008, והפכה את הודו למדינה הרביעית שהגיעה אל פני הירח (אחרי ברית המועצות, ארצות הברית והאיחוד האירופי).
ב־18 ביוני 2009 שיגרה נאס"א את המקפת לסקר הירח (LRO) לצילום הירח ברזולוציה גבוהה ולחקירת אבק הירח באמצעות הגשושית LCROSS ששוחררה ממנה והתרסקה במכוון על הירח. ב־10 בספטמבר 2011 שיגרה נאס"א את שתי הגשושיות GRAIL-A ו־B העתידות להגיע אל הירח ביום האחרון של 2011 וביום הראשון של 2012 ולחקור את הירח כשהן צמודות אחת לשנייה.
סוכנות החלל הגרמנית הודיעה במרץ 2007 כי היא תשגר מקפת אל הירח, LEO ב־2012 אך הפרויקט בוטל בגלל אילוצים תקציביים.
ב־13 בספטמבר 2007, X Prize Foundation יחד עם חברת גוגל הכריזו על Google Lunar X PRIZE. תחרות זו דורשת מהמתחרים "להנחית על הירח, במימון פרטי, רובר רובוטי המסוגל להשלים מספר משימות, כולל לנוע על פני הירח לפחות 500 מטרים ולשלוח וידאו, תמונות ומידע אל כדור הארץ". התחרות נסגרה לפני שהיה שיגור לירח מטעם המתמודדות. באפריל 2019 התרסקה הגשושית בראשית על הירח.

תוכניות עתידיות

לאחר ביטול תוכנית קונסטליישן האמריקאית, שיועדה להחזיר את האדם אל הירח בסביבות שנת 2020, הודיעו מדינות רבות, בהן רוסיה, האיחוד האירופי (איס"א), סין, יפן והודו, על כוונתן להמשיך ולחקור את הירח על ידי משימות בלתי־מאוישות.
סוכנות החלל ההודית מתכננת להנחית על הירח רובר מפיתוחה בסביבות 2013.
סוכנות החלל היפנית מתכננת הנחתת אדם על הירח בסביבות שנת 2020, שתוביל להקמת בסיס ירח ב־2030. למרות התכנונים, ליפן אין כיום את סכומי הכסף הנדרשים לביצוע נחיתה מאוישת על הירח, והיא ככל הנראה תמשיך בשיגורים רובוטיים.
סוכנות החלל הרוסית הודיעה כי בכוונתה להפעיל מחדש את הפרויקט הנטוש לחקר הירח Luna-Glob. הפרויקט יכלול מקפת ונחתת שתוכננו תחילה להיות משוגרים ב־2012. בהמשך תוכנית זו הומרה לשיגור הגשושית לונה־25 בשנת 2025, במסגרת התוכנית הרוסית לחקר הירח.
סוכנות החלל האירופית הודיעה כי בכוונתה לשגר משימות מאוישות אל הירח כחלק מתוכנית אורורה. בספטמבר 2010 הציגה הסוכנות תוכנית "נחתת ירחית" עם יעד למשימה ראשונה אל הירח ב־2018.
ב-2019 הכריזה נאס"א על "תוכנית ארטמיס" שכוונתה להנחית שוב אסטרונאוטים על הירח, ולבסס בה מושבת מחקר ושער יציאה לחלל עמוק.