Люди на Луне - Виталий Юрьевич Егоров

Проверить наверняка, есть ли на Луне утреннее солнечное гало, мы сможем, только когда там будет проведена новая фотосъемка в сходных с экспедициями Apollo условиях.

Почему космическая радиация не повредила фото- и кинопленку?

КРАТКИЙ ОТВЕТ: Космическая радиация, проникающая через корпус космического корабля, не обладает достаточной плотностью, чтобы заметно повредить фотопленку в краткосрочном полете. Это было известно еще до полета Apollo как в США, так и в Советском Союзе.

Радиация способна засвечивать фотопленку и фотобумагу. Это было известно еще до начала космической эры. Например, рентгеновские лучи долгое время использовали в медицине именно при помощи фотобумаги. Однако никто не мог заранее сказать, насколько сильным окажется воздействие космической радиации на фотопленку.

С началом космонавтики знания о космической радиации расширялись. В 1958 году открыты околоземные радиационные пояса. В 1967 году обнаружили гамма-излучение от межзвездных и межгалактических источников.

По мере того как накапливались знания о проникающем излучении и потоках частиц из космоса, менялось представление и о возможностях космонавтики. В Советском Союзе также знали об опасности радиации, когда планировали съемку обратной стороны Луны космическим аппаратом «Луна-3». Известна даже анекдотичная история о том, как директор Крымской солнечной обсерватории Андрей Северный высказывал сомнения в возможности произвести съемку камерой «Луны-3» без 5–6-сантиметровой свинцовой защиты. В результате съемка удалась, а ученый получил одно из первых фото с надписью от Сергея Королева: «Уважаемому А. Б. Северному первая фотография обратной стороны Луны, которая не должна была получиться. Королев. 7 октября 1959 года» (подробнее об этом можно прочесть в книге Павла Шубина «Луна. История, люди, техника»[3]).

Многие компоненты космической радиации, такие как рентгеновское и гамма-излучение Солнца и межзвездных источников, бета-лучи второго радиационного пояса Земли, достаточно эффективно поглощаются корпусами космических аппаратов и кораблей.

Больше проблем для космонавтов и космических аппаратов создают протоны, т. е. ядра атомов водорода. Они довольно массивны, поэтому имеют высокую проникающую способность, могут преодолевать сантиметры обшивки и порождать потоки вторичной радиации – нейтроны, рентгеновские и гамма-фотоны.

Каждый из этих типов радиации представляет опасность на разных этапах полета, но даже суммарно они не способны воспрепятствовать пилотируемым космическим полетам вплоть до Марса. Для фотосъемки в космосе радиация также не является непреодолимым препятствием – как для пленки, так и для современных электронных камер.

С другой стороны, многое зависит от длительности воздействия радиации. За десятилетия космическая радиация способна снизить качество пленки (даже той, что фотолюбители хранят в шкафу или холодильнике) и без полетов на орбиту. Годы, проведенные пленкой в космосе, также не лучшим образом скажутся на ее качестве. Но пленка выдерживает полеты длительностью несколько недель или месяцев, о чем мы знаем и без NASA.

Советские космические аппараты «Луна-3» и серия «Зондов» вели съемку Луны на пленочные фотокамеры, и их кадры не несут признаков воздействия солнечных вспышек. Также и у NASA перед полетами Apollo проводились запуски пяти картографических зондов Lunar Orbiter, которые вели съемку на фотопленку. Защита от радиации у Lunar Orbiter была значительно хуже, чем у кораблей Apollo, и разработчики опасались помутнения пленки из-за крупных солнечных вспышек, но таковых не произошло.

Никакой специальной защиты от космической радиации у лунных фотокамер Hasselblad в экспедициях Apollo не применялось. Корпуса камер для выхода на поверхность лишь покрывали серебряной краской, чтобы она отражала инфракрасное излучение Солнца. Но это защита пленки от теплового излучения и перегрева, а не от радиации.

Космонавты и астронавты длительное время использовали фотопленку, начиная с программы Gemini и продолжая на Space Shuttle, а также в длительных экспедициях на станциях Skylab, «Алмаз», «Салют», «Мир» и МКС. Во всех случаях пленка успешно справлялась со своей задачей.

Последовательность кадров солнечной обсерватории SOHO во время солнечной вспышки: а) до вспышки, б) во время вспышки и в, г) после вспышки. NASA

Мы можем констатировать, что фотопленка имеет большой космический опыт применения на околоземной орбите, около Луны и на ее поверхности, а также в марсианских запусках автоматических межпланетных станций 1970-х годов. И ни в одном из случаев не обнаружено заметного влияния космической радиации на качество снимков.

О том, как влияют солнечные вспышки на фототехнику, сегодня мы можем узнать благодаря снимкам космических солнечных телескопов. Обсерватории STEREO, SOHO, SDO наблюдают за нашей звездой, находясь на разных орбитах – от нескольких сотен до миллионов километров от Земли. Они ведут постоянное наблюдение Солнца цифровыми камерами с CMOS-матрицами, в том числе во время солнечных вспышек. Поток частиц оставляет немало следов на кадрах, повышая цифровой «шум», но полной слепоты не наступает.

Почему температура на Луне не повредила фото- и кинопленку?

КРАТКИЙ ОТВЕТ: Высокой температуры (выше 100 °С) лунная поверхность достигает к полудню, к этому времени экипажей Apollo на Луне уже не было. Фотокамеры покрывались серебристой краской, которая отражала свет намного эффективнее, чем темная лунная поверхность, и они никогда не нагревались достаточно сильно, чтобы повредить пленку.

Температура поверхности Луны в полуденное время достигает 120 °С, что превышает допустимый рабочий температурный диапазон фотопленки Kodak. Это противоречие привело к вопросам о принципиальной возможности съемки на обычную фотопленку на поверхности Луны: почему температура не испортила пленку?

Чтобы убедиться, что лунная жара не мешала фото- и киносъемке, нам потребуется учесть свойства распространения энергии в вакууме и технологии теплозащиты, применяемые в программе Apollo.

Первое, что следует понять, температура поверхности Луны очень слабо связана с температурой пленки внутри фотокамеры. Даже на Земле в солнечный день какая-либо темная поверхность под прямыми лучами может нагреться значительно выше, чем окружающий воздух. В этом можно убедиться, прикоснувшись к темной металлической поверхности, которую освещает полуденное солнце, – этот эффект сохраняется даже зимой при минусовой температуре воздуха. На Луне длительность солнечного дня составляет две земных недели, из-за чего поверхность успевает сильно разогреться, хотя и находится практически на том же расстоянии от Солнца, что и наша Земля.

Температура тела – это показатель кинетической энергии частиц этого тела. Говоря проще, чем активнее движутся частицы тела (атомы и молекулы), тем выше его температура. Тепло и холод – это субъективные ощущения человеческого тела, связанные с взаимодействием с другими телами, которые имеют бóльшую или меньшую температуру в сравнении с нами.

Тепло на Земле может передаваться тремя способами:

1) теплопроводностью при прямом контакте – так мы греем руки, держа в них кружку горячего чая;

2) конвекцией газа или жидкости – так мы охлаждаем чай, когда