Люди на Луне - Виталий Юрьевич Егоров

3) излучением – благодаря ему, мы можем узнать, горячая ли вода в чайнике, не прикасаясь к нему, а просто поднеся руку сбоку на близкое расстояние.

С технической точки зрения на Луне вакуум, поэтому конвекция там не сработает. Теплопроводность поверхности Луны нагреет пленку, только если камеру положить на грунт. В остальных случаях единственным способом нагреть фотопленку становится излучение от Солнца и поверхности Луны. От внешнего теплового излучения фотокамеры защищались посеребрением, хорошо отражающим свет. Остужались камеры также через излучение, когда астронавты находились в тени лунного модуля или поворачивались спиной к солнцу.

В рассуждениях о лунной жаре и холоде есть одно лукавство. Ни фотокамеры экспедиций Apollo, ни ботинки скафандров астронавтов не сталкивались с температурой в 120 °С. Эта температура зарегистрирована в лунный полдень, когда на Луне никого не было.

Во всех случаях посадка на Луну происходила ранним утром, когда Солнце только поднималось над горизонтом. Такое время сознательно выбирали, чтобы избежать перегрева модуля и астронавтов. Солнце движется по лунному небу очень медленно, примерно полградуса за час. Поэтому даже спустя несколько земных суток на Луне продолжалось утро. К примеру, Apollo 11 прилунился, когда Солнце было на высоте 10 градусов над горизонтом. Старт с лунной поверхности состоялся, когда Солнце поднялось до высоты 21,5 градуса. Самая длительная экспедиция людей на Луне – Apollo 17, прилунение состоялось, когда Солнце было на высоте 8 градусов над горизонтом, а старт лунного модуля произошел, когда Солнце находилось на высоте 48 градусов.

Суточная температура поверхности Луны в зависимости от географической широты. NASA

Сегодня температура лунной поверхности подробно изучена как с Земли, так и с окололунной орбиты. Температурные карты созданы прибором Diviner Lunar Radiometer Experiment, расположенным на окололунном зонде NASA LRO. Согласно его данным, температура поверхности на экваторе Луны от момента посадки Apollo 17 до его старта изменялась с −3 °С до +60 °С.

Результаты измерений Diviner хорошо объясняют, почему фотокарточка семьи астронавта Apollo 16 Чарльза Дьюка не пострадала от нагрева, когда он оставил ее на поверхности Луны.

Фотография семьи астронавта Чарльза Дьюка, которую он оставил на поверхности Луны незадолго до завершения третьего выхода из лунного модуля. NASA

Астронавты Apollo доставили на поверхность Луны приборные блоки ALSEP, которые работали длительные периоды даже после отбытия экипажей. В числе инструментов ALSEP были и термометры, измеряющие собственную температуру в течение всех лунных суток. По их данным мы можем оценивать, какой нагрев угрожал оборудованию на Луне в период пилотируемой высадки.

Суточные колебания температуры на поверхности Луны, по данным EASEP Apollo 11. NASA

Так, посадка лунных модулей Apollo происходила в то время суток, когда термометр прибора показывал около −40 °С. Старт Apollo 11 произошел, когда термометр развернутого прибора EASEP нагрелся до 5 °С. Максимальная зарегистрированная EASEP температура в полдень, уже после отлета экипажа, была около 70 °С. Apollo 17 стартовал в более теплое время суток, чем Apollo 11, когда приборы прогревались до 50 °С.

Заметная разница между показаниями прибора на Луне и орбитальными данными о температуре самой поверхности не должна удивлять. Поверхность Луны хорошо поглощает свет и нагревается. Научное оборудование же специально покрывается экранно-вакуумной теплоизоляцией и светоотражающей белой или серебристой краской, чтобы избежать перегрева.

Блок приборов EASEP Apollo 11. NASA

Температуру на Луне измеряли не только американцы. Китайский спускаемый аппарат Chang'e 3 также вел измерения. Термометр прибора Lunar Dust Detector включался, когда Солнце поднималось на 20 градусов над горизонтом, и отключался, когда солнечный диск снижался на другой стороне небосвода до высоты тех же 20 градусов. Измерения велись с ноября 2013 года по ноябрь 2014-го. За это время прибор показал небольшое циклическое годовое колебание, но в целом минимальная зарегистрированная температура в дневное время оказалась −7 °С, а макси- мальная – 45 °С.

Показатели температуры весов прибора LDD на борту зонда Chang'e 3. CNSA/CLEP

Разница между максимальной температурой на американской и китайской станциях также имеет объяснение: американцы высадились близко к экватору, а Chang'e 3 – в средних широтах северного полушария, куда солнечного света попадает меньше. Также, вероятно, сказалось воздействие лунной пыли. Американская станция EASEP была засорена во время старта лунного модуля Apollo 11, что привело к перегреву и выходу из строя во второй лунный полдень.

Почему на фотографиях с Луны видны детали в тени?

КРАТКИЙ ОТВЕТ: Хотя на Луне практически нет атмосферного рассеяния света, но абсолютной чернотой тени не обладают из-за того, что есть несколько источников света: кроме Солнца, есть Земля, но более яркий источник – сама Луна, отражающая солнечный свет.

Луна обладает незначительной атмосферой и окололунной пыльной средой, которая немного рассеивает солнечный свет. Этот эффект заметен только в космическом масштабе, если наблюдать окрестности Луны с ночной стороны орбиты. В целом же у поверхности условия, близкие к вакууму. То есть солнечный свет, падающий на лунную поверхность, практически ничем не рассеивается, что делает лунные тени очень резкими. Тем не менее на многих кадрах, полученных астронавтами NASA на лунной поверхности, можно разобрать детали в тенях. Это вызывает удивление.

К счастью, американские астронавты не единственные, кто фотографировал Луну с поверхности. Поэтому все желающие имеют возможность сравнить американские фотографии с советскими снимками того же времени, что и программа Apollo, или с современными китайскими.

Возможность камеры видеть детали в тенях называется динамическим диапазоном, это характеристика фототехники, которая показывает количество градаций яркости от абсолютно белого до абсолютно черного. То есть чем шире динамический диапазон камеры, тем больше подробностей в тенях можно рассмотреть на фотоснимках.

Видимость в лунной тени (слева направо) в съемке экипажа Apollo 11, «Лунохода-2» и Chang'e 4. NASA, Роскосмос/ГЕОХИ РАН, CNSA/CLEP

Первую мягкую посадку на естественный спутник Земли совершила советская автоматическая межпланетная станция «Луна-9». Она проработала 75 часов и передала на Землю три фотопанорамы. Следующую посадку совершила «Луна-13», чья конструкция во многом повторяла конструкцию своей предшественницы. Динамический диапазон камер советских космических аппаратов был довольно узок, но это не помешало им показать, что лунные тени не обладают абсолютной чернотой. Так, на панорамах «Лунохода-1» и «Лунохода-2» достаточно просто можно рассмотреть в тени элементы спускаемых аппаратов «Луна-17» и «Луна-21», которые обеспечили планетоходам мягкую посадку.

«Луноход-1» сумел