Первые фотографии обратной стороны Луны

Первые попытки фотографирования Селены, как и вообще все первые космические миссии, носили ярко выраженный характер «космической гонки» между США и СССР. В августе-сентябре 1958 года американцы первыми попытались отснять поверхность Луны с близкого расстояния, отправив в космос первые маленькие и несовершенные зонды Pioneer.

Увы, из-за неполадок ракет-носителей ни один из этих аппаратов не вышел на расчетную траекторию. Тем не менее, надо полагать, именно информация о подготовке американских миссий послужила мощным стимулом для С.П. Королева и его соратников.

Спустя два года после триумфа первого спутника, утром 4 октября 1959 года в Советском Союзе был произведен запуск автоматической межпланетной станции (АМС) «Луна-3» («изделие Е-2А»). Примерно через трое суток, 7 октября, в промежутке между 6:30 и 7:10 по московскому времени станция выполнила фотографирование невидимой стороны Луны и передала снимки по телевизионному каналу на Землю. Все причастные к этому событию смогли внести в свой актив очередную «несомненную победу в космосе»: Советский Союз в шестой раз опередил Соединенные Штаты, запустив вслед за первым спутником, первым животным в космосе, первой тяжелой автоматической лабораторией на орбите, первой искусственной планетой и первым попаданием в соседнее небесное тело первый объект, который смог сфотографировать сторону нашего естественного спутника, навсегда скрытую от прямого человеческого взора. Между тем успех «Луны-3» был далеко не только пропагандистским. За ним стояли основательные научные и инженерные разработки в таких областях, как баллистика космических аппаратов, системы управления, оптика, телекоммуникации, не говоря уже о ракетной технике.

Спланированное чудо

Несомненно, сложнейшей задачей был расчет траектории полета. Поскольку фотографирование лунной поверхности предполагалось выполнить при пассивном баллистическом пролете (средства активной коррекции траектории тогда еще не были освоены), расчет и последующая реализация траектории должны были вестись с высочайшей точностью. На выбор схемы полета влияло множество факторов. Среди них основными были требования необходимой ориентации, освещенности и удаления от лунной поверхности в момент съемки, энергетические возможности ракеты-носителя и географическое положение места старта. Кроме того, форма траектории должна была обеспечить «сброс» информации в момент, когда станция находилась на малом расстоянии от Земли: требовалось в минимально возможный промежуток времени получить с территории Советского Союза максимальный объем информации.

Схема полета предусматривала облет Луны по сильно вытянутой эллиптической траектории, апогей которой находился вблизи границы сферы действия Земли. Если бы не принималось никаких дополнительных мер, станция вернулась бы к Земле и сгорела в атмосфере уже при завершении первого витка и сколько-нибудь длительные исследования пространства между Луной и Землей стали бы невозможны. Дело в том, что, хотя ракета почти сообщала «Луне-3» вторую космическую скорость по величине (примерно 11,14−11,15 км/с), направление вектора было далеко от горизонтального. В результате без учета внешних возмущений от Луны и Солнца и получалась незамкнутая эллиптическая траектория. Эта неприятность была обусловлена тем, что разрабатываемая ракета-носитель при старте с территории СССР не могла придать АМС вторую космическую скорость для полета к Луне, расположив вектор строго по горизонтали. Кстати, дополнительной неприятностью была ограниченная масса полезного груза: слишком велики были гравитационные потери при прямой схеме разгона.

Положение мог бы поправить старт к Луне с промежуточной орбиты спутника Земли. Но он требовал двукратного включения двигателя последней ступени. Увы, такой возможности у советских ракетчиков еще не было. В 1959 году красивое решение нашли баллистики, предложившие «подкорректировать» траекторию с помощью… самой Луны- за счет ее гравитационного поля. Траектория была рассчитана так, чтобы в некоторый момент, когда станция двигалась уже достаточно медленно, на нее «налетела» сфера действия Луны. При этом лунная гравитация существенно меняла орбиту АМС, которая в конечном итоге стала искусственным спутником Земли. Таким образом, в этой миссии впервые был использован гравитационный маневр, в результате выполнения которого «Луна-3» вместо положенной недели просуществовала в космосе полгода, до 20 апреля 1960 года.

Лунный «Енисей»

Фотографирование Луны производилось в специально выбранный момент. Он не совпадал с точкой наибольшего сближения с Луной: основным требованием было обеспечение ориентации АМС так, чтобы запечатлеть на фотопленке возможно большую часть невидимой стороны нашей небесной соседки в условиях необходимой освещенности. В систему ориентации станции входили оптические и гироскопические датчики, логические электронные устройства и управляющие двигатели. Она была включена по сигналу с Земли в тот момент, когда АМС лежала на линии Луна — Солнце, то есть когда по отношению к «Луне-3» естественный спутник Земли находился в фазе полнолуния.

Система ориентации остановила беспорядочное вращение, которое зонд получил при отделении от последней ступени носителя. Затем датчики нащупали Солнце и сориентировали зонд на светило, соответственно направив объективы фотоаппаратуры на Луну. Съемка велась с выдержками 1/200, 1/400, 1/600 и 1/800 аппаратом с двумя объективами, которые имели фокусные расстояния 200 и 500 мм. Расстояние от центра Луны при этом составляло 65200−68400 км. Кстати, время запуска АМС, траектория полета и время съемки были подобраны с учетом того, чтобы фотографии запечатлели и некоторую часть поверхности нашей спутницы, видимую с Земли. Это было нужно для «привязки» снимков к уже известным лунным объектам. Примерно 70% отснятой поверхности приходилось на обратную сторону Луны, а оставшаяся часть представляла собой западный край лунного полушария, наблюдаемого с Земли. Кроме того, наличие фрагментов видимой стороны Луны подтверждало подлинность снимков — во времена холодной войны и безудержной пропаганды это было нелишним.

Для съемок во Всесоюзном научно-исследовательском институте телевизионной техники (ВНИИТ, Ленинград) была создана специальная фототелевизионная аппаратура «Енисей». Луну снимал пленочный фотоаппарат, экспонированная фотопленка обрабатывалась на борту станции автоматически. Полученные кадры сканировала телекамера, которая могла работать в «медленном» и «быстром» режимах. Последний служил для передачи снимков со станции вблизи Земли (на расстоянии 40 000 — 50 000 км), первый — на больших удалениях. Для приема сигналов, переданных АМС, служили два типа наземной аппаратуры: «Енисей-I» для «быстрого» и «Енисей-II» для «медленного» режима передачи. Приемные наземные комплексы изготавливались как в стационарном, так и в автомобильном вариантах.

При «быстром» режиме частота строчной развертки составляла 50 Гц, а время передачи полного кадра — 15 с. В «медленном» режиме длительность строки равнялась 1,25 с, а время передачи кадра достигало получаса. Разрешение — примерно 1000 элементов в строке.

Для фотографирования использовалась «трофейная» кинопленка АШ («американские шарики») шириной 35 мм, на истории появления которой стоит остановиться отдельно. Как известно, в середине и во второй половине 1950-х над Советским Союзом стаями летали американские разведывательные аэростаты с фотоаппаратурой. Часть из них была сбита или просто приземлилась на территории нашей страны. Так или иначе, в Академии имени А.Ф. Можайского, с которой сотрудничал ВНИИТ, оказались американская аппаратура и пленка. И когда выяснилось, что ни одна отечественная пленка не отвечает требованиям, предъявляемым к фотографированию Луны, вспомнили о пленке с «шариков». По воспоминаниям ветеранов тех событий, пленка втайне от начальства была нарезана, отперфорирована и… применена на «Луне-3». Так соперник по космической гонке невольно помог советскому триумфу.

Для контроля качества полученных кадров на фотопленку заранее наносились испытательные знаки, часть из которых проявлялась еще на Земле. Другая часть знаков, копии которых хранились на Земле, проявлялась на борту станции.

Моря и цирки

По многим причинам качество полученных снимков было посредственным, но оказалось достаточным для понимания морфологии невидимой стороны Луны. В частности, было выявлено, что «темная сторона» более гористая, а «морей» на ней очень мало. Помимо Краевого Моря, Моря Смита, Южного Моря, начинающихся на видимой стороне, а также Моря Мечты, других «водоемов» не выявлено, за исключением поверхностей больших цирков.

Научный результат миссии был важным, но не единственным. Советские ученые и инженеры смогли испытать трехступенчатую ракету-носитель, изучив динамику ее конструкции. Важно и то, что пуск прошел точно в расчетное время, а траекторию полета станции удалось выдержать с высокой точностью. Впервые были проведены сеансы дальней космической связи. Полет «Луны-3» заложил основы советской школы создания межпланетных зондов и ознаменовал ее первый крупный успех.

«Луна-3″: наш посланник к ночному светилу

Стремительная фотосессия

Передача основной информации с АМС была осуществлена на первом же витке траектории, сразу после фотографирования. После окончания съемки система ориентации сообщила станции упорядоченное вращение, а затем была отключена. За счет вращения облегчалась работа системы обеспечения теплового режима. Специалисты предполагали получить с «Луны-3» дополнительные данные. Однако вскоре после передачи первых кадров прием информации со станции прекратился. Было высказано предположение, что в АМС попал микрометеорит. Но вероятнее, просто разрядились аккумуляторы во время передачи снимков на Землю.

Снаружи и внутри

АМС «Луна-3» массой 278,5 кг представляла собой герметичный контейнер диаметром 1,2 м и длиной 1,3 м (без антенн). Внутри корпуса размещались элементы телефотоаппаратуры, аккумуляторы системы электрообеспечения, различные датчики. Радиотехнический комплекс обеспечивал измерение параметров движения станции, передачу на Землю телевизионной и научной телеметрической информации, а также прием управляющих команд. Часть систем располагалась снаружи корпуса станции. Управление бортовой аппаратурой производилось как по радиолинии с Земли, так и от запрограммированных бортовых устройств.

Станция имела автоматическую систему терморегулирования, открывающую жалюзи и сбрасывающую избытки тепла в космос, когда температура внутри станции поднималась выше +25°С. При снижении температуры жалюзи закрывались.

Бортовая аппаратура запитывалась электроэнергией от аккумуляторов и солнечных батарей, расположенных на корпусе станции.

Хорошие вести из Крыма

Успешное фотографирование Луны было несомненным триумфом, несмотря на быструю потерю автоматической межпланетной станции

Первые изображения обратной стороны Луны принимались временным пунктом измерения и управления в Крыму на горе Кошка вблизи Симеиза. Резервный пункт располагался на Камчатке. Как известно, сразу после запуска «Луны-3» руководители советской космической программы С.П. Королёв и М.В. Келдыш, главный конструктор комплекса «Енисей» И.Л. Валик и их соратники и помощники отправились в Симеиз в ожидании первых результатов. Часы тянулись очень напряженно. По воспоминаниям очевидцев, когда на экранах мониторов появилось пятно — снимок Луны, сделанный с Земли и впечатанный на бортовую фотопленку в качестве теста, — у всех присутствующих вырвался вздох облегчения!

Какие тайны хранит Луна

Луна — самый близкий компаньон человека по перемещениям в пространстве и единственное небесное тело, которое мы имели возможность посетить. Однако, несмотря на его относительную близость и знакомство, наш спутник продолжает содержать много интересных секретов.

Лунотрясения

Несмотря на то, что Луна представляет собой мертвый ломоть скалы с очень небольшой геологической активностью, она все же склонна к сотрясениям. Эти подобные землетрясению влияния называют лунотрясениями, и есть четыре их различных вида. Первые три типа — это глубокие землетрясения, колебания от влияний метеорита и тепловые землетрясения, вызванные теплом солнца — они относительно безопасны. Четвертый, однако, может быть довольно неприятным. Эти «мелкие» сотрясения могут достигать до 5.5 по шкале Рихтера и длиться до 10 минут. Согласно NASA, эти землетрясения заставляют Луну звонить, как звонок. Пугающая вещь состоит в том, что у нас нет реального объяснения того, что вызывает их. Землетрясения земли обычно вызываются перемещением тектонических плит, но у Луны нет активной тектоники плит, потому пока нет четкого понимания причин этой активности.

Планета-близнец

Большинство людей думает, что Луна должна быть классифицирована как планета, потому что она слишком большая, чтобы быть «истинной» луной. Будучи размером в одну четверть от диаметра Земли, это самая большая луна относительно своей планеты в нашей солнечной системе. У Плутона есть луна по имени Харон, которая достигает половины его диаметра в размере, но так как Плутон не планета, то и его луна не в счет. Из-за ее большого размера Луна фактически не вращается вокруг Земли. Вместо этого Земля и Луна ходят по орбитам вокруг точки между ними. Эту точку называют барицентром, и иллюзия, что Луна вращается вокруг Земли, прибывает из факта, что барицентр в настоящее время расположен в земной коре. Факт, что барицентр остается в Земле, является в значительной степени единственной причиной, почему Земля и Луна не классифицированы как близнецы, а как планета и ее спутник. Однако это может измениться в будущем.

Лунный мусор

Все знают, что человек был на Луне, но не все знают, что он рассматривал место как область для пикников. В течение долгого времени астронавты, которые посетили Луну, оставили после себя некоторое количество мусора. Считается, что есть 181,437 килограммов искусственных материалов, лежащих вокруг Луны. Не волнуйтесь, астронавты не преднамеренно замусорили место и не бросали обертки и банановую кожуру повсюду. Большая часть того мусора — развалины после различных экспериментов, космических зондов и лунных роверов. Сегодня часть мусора все еще функциональна. Есть также некоторый реальный мусор, например, контейнеры с отходами астронавтов.

Луна как кладбище

Юджин Шумахер, известный астроном и геолог, был чем-то вроде легенды в своей области. Он провел научное исследование космических влияний и придумал методы, которыми астронавты Аполлона раньше исследовали Луну. Шумахер также хотел быть астронавтом, но не смог из-за незначительной медицинской проблемы. В течение его жизни это оставалось его самым большим разочарованием. Однако он продолжал мечтать, что однажды все-таки посетит Луну. Когда он умер, NASA выполнило его самое драгоценное желание и отправило его прах на Луну с Лунным Разведчиком в 1998. Его прах остается там, рассеянным среди лунной пыли.

Лунные аномалии

Некоторые снимки, сделанные различными аппаратами, показывают некоторые очень странные вещи на поверхности Луны. Многие из этих изображений, кажется, показывают искусственные конструкции, от подобного канистре крошечного черепка, до высокой пирамиды. Согласно любителям сверхъестественных теорий, есть даже большой замок, который парит высоко над поверхностью Луны. Все это, якобы, указывает на продвинутую цивилизацию, которая жила на Луне и создала сложные структуры. NASA не потрудилось разоблачить эти странные теории. Может быть, потому, что эти изображения, показывающие “знаки жизни”, почти наверняка были сфабрикованы теоретиками заговора.

Лунная пыль

Одна из самых удивительных опасностей Луны — лунная пыль. Как все знают, песок добывается всюду, даже на Земле, но на Луне это совершенно опасно. Лунная пыль похожа на муку, но при этом чрезвычайно груба. Благодаря этой текстуре и низкой силе тяжести Луны, она цепляется абсолютно всюду. NASA испытало многочисленные проблемы, вызванные лунной пылью. Она разрушала ботинки астронавтов почти полностью, а так же покрывала их щитки на скафандрах. Пыль просачивалась сквозь скафандры и вызывала “лунную лихорадку” у некоторых астронавтов, которые вдыхали её. Длительное воздействие могло даже вызвать воздушные пробки, выводившие из строя космические скафандры. Стоит добавить, что запах у лунной пыли похож на зажженный порох.

 
Низкая гравитация

Несмотря на то, что сила тяжести на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле, ходить по ее поверхности достаточно трудно. Базз Олдрин назвал Луну чрезвычайно трудной средой, чтобы передвигаться. Космические скафандры были неуклюжи, и их ботинки погружались в лунную пыль на 15 сантиметров. Не смотря на низкую силу тяжести, инерция человека (сопротивление изменениям в перемещении) на Луне высока, таким образом, здесь трудно переместиться быстро или изменить направление. Если бы астронавты хотели пойти немного быстрее, то им бы пришлось делать неуклюжие, подобные кенгуру прыжки. Это представляет другую проблему, потому что ландшафт полон кратеров и других опасностей. Тем не менее, на Луне активно продаются участки.

Происхождение Луны

Как появилась Луна? Короткий ответ — мы действительно не знаем этого. Однако наука в состоянии выдвинуть несколько предположений. Есть пять основных теорий о происхождении Луны. Теория Расщепления утверждает, что Луна раньше была частью нашей планеты, которая была разделена в некоторой очень ранней точке истории Земли. Теория Захвата говорит, что Луна просто блуждала по вселенной, пока наше поле тяготения не поймало её. Другие теории говорят, что наш спутник был сжат от группы астероидов, или остатков коллизии Земли с неизвестной планетой размера Марса. В настоящее время наиболее вероятный кандидат на историю источника Луны — Теория колец, которая более известна как Гигантская Теория Влияния. Согласно этой версии, протопланета (планета, которая формируется) Тейя столкнулась с Землей. Возникшее облако осколков в конечном счете было сжато в Луну.

Луна и сон

Эффекты Луны на Землю и наоборот однозначно существуют. Однако влияние на людей остается источником постоянных дебатов. Многие полагают, что полная луна вызывает самое странное поведение у людей, несмотря на то, что наука не была в состоянии предложить окончательное доказательство. Но есть очень весомый шанс, что луна может нарушить наш цикл сна. Согласно основанному на добровольцах эксперименту, проведенному университетом Базеля в Швейцарии, фазы луны влияют и нарушают человеческие циклы сна четко измеримым способом. Самый худший сон обычно наблюдается в течение полной луны. Это открытие может очень точно объяснить целую теорию безумия в период полнолуния.

Лунные тени

Когда Нил Армстронг и Базз Олдрин впервые ступили на Луну, они быстро сделали открытие: тени Луны были намного более темными, чем на Земле, из-за нехватки атмосферы. Все, на чем солнце не светило непосредственно, было черным как смоль. Как только их нога ступала в тень, они ее больше не видели, несмотря на то, что солнце сверкало в небе. Тени Луны вредили многим миссиям Аполлона. Некоторые астронавты не могли выполнять свои задачи по техобслуживанию, потому что их собственные руки блокировали то, что они делали. Также возникала иллюзия приземления на крутой склон из-за создаваемой аппаратом тени, хотя на самом деле поверхность была идеально ровной.

На Луне могла существовать жизнь?

Несколько миллиардов лет назад на Луне могли обитать живые организмы.
К такому выводу пришли ученые из университета штата Вашингтон и Лондонского университета, сообщает портал Phys.org.

Подходящие условия для существования примитивных форм жизни, по мнению исследователей, сложились на спутнике Земли приблизительно четыре миллиарда лет назад, вскоре после его формирования, а также в период максимальной вулканической активности около 3,5 миллиарда лет назад.

В эти эпохи из недр Луны вырывалось значительное количество раскаленных газов, в том числе и водяного пара. Как считают ученые, благодаря этому на поверхности спутника могли образоваться водоемы, а также атмосфера, достаточно плотная, чтобы просуществовать миллионы лет.

Эти выводы основаны на данных последних космических миссий и анализе образцов лунных пород, благодаря которым удалось установить, что воды на Луне больше, чем было принято считать.

«Мы полагаем, что в случае, если на Луне долгое время присутствовали жидкая вода и атмосфера, то лунная поверхность могла по крайней мере временно быть пригодной для жизни», — отметил один из авторов исследования Дирк Шульце-Макух. Наиболее вероятным сценарием появления жизни на спутнике Земли является перенос микроорганизмов на метеорите, заявил ученый.

10 интересных фактов о Луне

1. На Луне есть памятник погибшим космонавтам. Это небольшая алюминиевая фигурка космонавта в скафандре высотой чуть более 8 см. Рядом с фигуркой установлена табличка с именами людей, отдавших жизни ради освоения космоса.

2. Первыми живыми существами, которые совершили полет вокруг Луны на космическом корабле, были среднеазиатские черепахи. Компанию им составили мушки, жуки, растения, водоросли, семена и бактерии.

3. На поверхности Луны наблюдается большой перепад температур: от -100°С до +160°С. На Земле максимальный перепад температур – от -49 до +7 градусов. При этом на Земле такой перепад не является нормой: он зафиксирован лишь однажды, в 1916 году, в штате Монтана в США.

4. Ландшафт Луны можно разглядеть в обычный домашний телескоп. Например, в домашние телескопы Levenhuk Strike хорошо видны моря и лунные кратеры.

5. Даже днем над Луной – черное звездное небо, так как у нашего спутника нет своей атмосферы. Также с Луны днем и ночью видна Земля. При этом положение земного диска практически не меняется.

6. Сила тяготения на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле. Поэтому на Луне cреднестатистический человек смог бы поднять груз, равный по тяжести его собственному весу.

7. Чтобы долететь до Луны на самолете, потребуется около 20 дней. На автомобиле пришлось бы ехать дольше – около полугода, если двигаться без остановки с крейсерской скоростью 90-100 километров в час.

8. С Земли диаметр Луны и Солнца кажется одинаковым. Благодаря этому удивительному совпадению земляне могут наблюдать солнечное затмение.

9. На спутнике Земли есть свои Альпы, Апеннины, Пиренеи, Карпаты, Кавказские горы. Горы, расположенные на видимой стороне Луны, хорошо видны в любительский телескоп, например, Levenhuk Strike 80 NG.

10. В 2010 году НАСА предложили лунный проект «аватары». Идея следующая: на Луну отправляются роботы, а ученые, надевая специальные костюмы, управляют ими с Земли. Если реализовать проект, на Луну можно будет не отправлять людей, а проводить все исследования с поверхности родной планеты.