Путешествия к Луне - Александр Марков

5.9. «Рейнджеры» — камикадзе: съемка Луны в упор

Как ни старались астрономы разглядеть с Земли мелкие детали лунной поверхности, неоднородность земной атмосферы не позволяла различить детали мельче 1 км. Мечта увидеть Луну вблизи исполнилась в 1964–1965 гг., когда американские зонды «Рейнджер-7…9», направленные точно к Луне, вплоть до столкновения передавали на Землю телевизионные изображения лунной поверхности. Место падения каждого из аппаратов оказалось изображенным последовательно во все более и более укрупняющемся масштабе. Каждый «Рейнджер» имел массу около 370 кг и был оборудован двумя широкоугольными и четырьмя длиннофокусными камерами.

Рис. 5.20. Зонды «Рейнджер-7…9» (Ranger, NASA) впервые передали снимки Луны с близкого расстояния.

Каждый зонд передал тысячи снимков с расстояния от 2500 км до нескольких сотен метров от поверхности. Рекорд поставил «Рейнджер-8»: его последний снимок был сделан с расстояния 160 м, и это при том, что аппарат несся к поверхности со скоростью 2,4 км/с. На последних снимках были различимы детали размером с книгу. «Рейнджер-7» упал в Море Облаков, к западу от кратера Герике. «Рейнджер-8» жестко прилунился в Море Спокойствия, между кратерами Ламонт и Мольтке. А «Рейнджер-9» достиг поверхности Луны 6 км от выбранной цели в кратере Альфонс, к северо — востоку от центрального пика. По снимкам, переданным этими аппаратами, были составлены 17 листов карт серии RLC в масштабах от 1:1 000 000 до 1:400 (т. е. 4 м в 1 см).

Рис. 5.22. «Рейнджер-8» сделал этот снимок 20 февраля 1965 г. с расстояния 11 км от лунной поверхности, за 5 секунд до удара о нее. Размер кадра 2 км, размер мельчайших различимых деталей поверхности (разрешение) 4 м.

Рис. 5.21. Этот снимок «Рейнджер-7» сделал 31 июля 1964 г., за 17 минут до удара о поверхность Луны. Слева — Море Облаков; справа — кратеры Птолемей, Альфонс и Азахель (сверху вниз). Протяженность кадра по высоте 360 км. Это фото стало первым снимком Луны, полученным американскими космическими аппаратами.

Снимки «Рейнджеров» показали, что вблизи Луна выглядит вполне надежной. Пришло время пробовать ее «на ощупь» (а вдруг это все же море пыли) и выбирать место для посадки пилотируемых экспедиций. Попытки мягко посадить на Луну автоматический аппарат начались с 1963 г., но только в январе 1965 г. они увенчались успехом: «Луна-9» (СССР) передала панораму лунной поверхности из Океана Бурь и — главное! — доказала, что поверхность там достаточно прочная для посадки космического корабля. В мае 1966 г. на Луну мягко сел «Сервейор-1» (США); затем были «Луна-13», «Сервейор-3» и другие аппараты, окончательно доказавшие, что Луна прочная, не радиоактивная и вполне гостеприимная для человека в скафандре. Теперь лунным штурманам нужна была подробная карта планеты.

5.10. «Лунар Орбитер»: фотосъемка с орбиты

Для детального изучения всей поверхности спутника Земли в 1966–1967 гг. на окололунной орбите работали американские зонды «Лунар Орбитер-1…5», которые вели съемку на фотопленку шириной 70 мм, проявляли ее прямо на борту, затем сканировали и по радио передавали изображения на Землю. Первые три аппарата двигались по околоэкваториальным орбитам и в основном изучали области, перспективные для будущих посадок на поверхность, а четвертый и пятый зонды с полярных орбит отсняли практически всю поверхность видимого и обратного полушарий. С разной степенью успеха зонды выполнили свою задачу, получив с высоты от 6000 до 40 км тысячи качественных снимков Луны с разрешением от 60 до 20 м, а местами и лучше, вплоть до 1–2 м. На их основе были выбраны места для посадки пилотируемых экспедиций и подготовлены новые атласы. Одним из первых стал атлас «The Lunar Orbiter Photographic Mission», составленный Л. Шерером. В нем на одном из снимков заметна точка — сидящий на лунной поверхности «Сервейор-1». А в 1970 г. вышел более полный атлас «The Moon as viewed by Lunar Orbiter», в котором подробно описана система фотокамер, установленных на зондах, и показан полученный ими разнообразный материал. Воспроизведены 183 фотографии, разделенные на группы: моря, материки, кратеры, сбросы, трещины и купола, а также обратная сторона Луны. Даны также четыре анаглифических стереоснимка районов Аристарха, части долины Шрётера, трещины Пари и холмов вблизи кратера Т. Майер. Очень полезны при работе с атласом карты покрытия поверхности Луны снимками и таблица данных об орбите и высоте зонда в момент съемки, о координатах центра кадра, высоте Солнца и т. п.

На основе съемок «Лунар Орбитера-4», сфотографировавшего 99 % видимого полушария Луны, в 1971 г. был издан «Atlas and Gazeteer of the Near Side of the Moon» (Атлас и справочник видимой стороны Луны), подготовленный научной картографической лабораторией NASA. Он включает 404 фотографии и табличный каталог официально наименованных образований видимой стороны Луны. Каждое фото сопровождается списком образований, которые на нем имеются. Фотографии обозначены в соответствии с положением аппарата на орбите с юга на север для каждого витка, начиная с южного кадра на восточном лимбе и заканчивая самым северным кадром на западном лимбе. Справочник содержит списки названий лунных образований в различных системах (Блэгг и Мюллера, Лунно-планетной лаборатории), координаты образований, а также замечания и поправки, внесенные при сравнении с другими системами. Во «Введении» дана краткая история номенклатуры. Этот атлас очень полезен для картографов, поскольку разрешение фотографий с отождествленными образованиями лунного рельефа в несколько раз выше, чем наземных снимков. К сожалению, работая с Атласом, мы обнаружили некоторое опечатки и ошибки в отождествлении наименованных кратеров.

Рис. 5.23. Зонд «Лунар Орбитер» был предназначен для длительной работы на окололунной орбите.

Рис. 5.24. Изображение северной полярной области Луны, полученное зондом «Lunar Orbiter» с высоты 3345 км. Координаты центра снимка: 70° N, 30° W. Размер изображенной области — примерно 400×300 км. У верхнего края снимка в середине виден кратер Пири диаметром 73 км, внутри которого расположен северный полюс Луны.

Самый полный набор снимков с «Лунар Орбитеров-1…5» представлен в атласе «Lunar Orbiter Photographic Atlas of the Moon», изданном NASA в 1971 г. В нем 675 фотографий в масштабе от 1:600 000 (в 1 см — 6 км) и мельче. Снимки снабжены буквенно — цифровой индексацией, по которой можно отождествить крупные наименованные образования. Специальные таблицы содержат информацию о дате каждого снимка, времени экспозиции с точностью до секунды, высоте Солнца в момент съемки, фазовом угле и многих других параметрах. Имеется также таблица наименованных кратеров с указанием номеров снимков, на которых можно их найти. Атлас очень полезен для картографов, несмотря на то, что поперечные полосы, возникшие при монтаже оригинальных снимков, мешают правильному восприятию изображений.

Рис. 5.25. Снимок небольшой области в Море Спокойствия, полученный 20 ноября 1966 г. зондом «Лунар Орбитер-2» с высоты 47 км.

После окончания первого этапа «покорения Луны» работы по ее картографированию значительно сократились. Долгие годы материалы, полученные от «Лунар Орбитер», оставались без движения, но в начале XXI в. к ним обратились вновь. Преобразовав аналоговые записи 1960–х гг. в цифровую форму и применив современные методы обработки изображений, специалисты добились потрясающего улучшения их качества: исчезли полосы между отдельными снимками, выровнялся фон, появилось значительно больше деталей. Можно сказать, что, не покидая Земли, астрономы совершили новую — лабораторную — экспедицию к Луне.

5.11. Современные карты и глобусы Луны

В большинстве своем лунные карты, составленные в эру космических полетов, изданы в США, небольшая часть карт была подготовлена и издана в СССР, Чехословакии, Германии, Венгрии. Большая часть карт Луны, изданных в СССР, подготовлена при участии ГАИШ.

В 1966 г. в ГАИШ и ЦНИИГАиК была составлена и в 1968 г. издана «Карта Луны, экваториальная зона видимого полушария» в проекции Меркатора в масштабе 1:1 000 000 на область ±8° по широте и ±70° по долготе. Рельеф поверхности на ней изображен полутоновой отмывкой. Угол падения солнечных лучей изменялся при рисовке, чтобы лучше выявить особенности рельефа, проявляющиеся как при низком Солнце (пологие валы в морях, купола, трещины и борозды), так и при высоком (лучевые системы, образования морского типа).

На этой карте впервые было показано место первой мягкой посадки АМС «Луна-9» названное Заливом Прилунения.

Упомянутая выше «Фотокарта видимого полушария Луны» в масштабе 1:5 000 000 была составлена в 1967 г. под научным руководством Ю. Н. Липского в ГАИШ и топогеодезической службы СССР на основе оригинальных фотографий, полученных отечественными и зарубежными обсерваториями и по материалам фотографических атласов Луны. Карта построена в косой позитивной внешней перспективной проекции при положительных значениях либрации по широте и долготе, близких к максимальным, благодаря чему в восточной краевой зоне показаны Море Гумбольдта, Море Краевое и Море Смита. Именно в проекции с позитивным проектированием получаются фотографии Луны, передаваемые на Землю космическими аппаратами и астрографами на Земле.