ыл ледяной айсберг, обрушившийся в метановое море.
Другие диапазоны радиоволн и другая конструкция радара позволяют забираться гораздо глубже. На орбите Марса работают два космических аппарата, оборудованные радарами, чьи волны проникают в кору планеты на 1–3 километра.
Исследование европейского космического аппарата Mars Express позволило получить информацию о мощности и структуре полярных льдов и оценить запасы воды на полюсах Марса. Его же сканирование позволило обнаружить древние астероидные кратеры, погребенные под сотнями метров вулканической лавы и осадочными накоплениями марсианского океана в северном полушарии планеты. Ранее ученые неоднократно отмечали видимую разницу в количестве метеоритных кратеров в южном и северном полушариях Марса, и Mars Express позволил разгадать эту загадку. А если бы на «Красной планете» существовали марсиане, зарывшиеся от вакуума, засухи и мороза в подмарсианский город-убежище, то Mars Express нашел бы его.
Радар привезли даже на поверхность Луны. Китайский луноход Yutu («Нефритовый заяц») успел пройти всего сотню метров, но даже во время такого короткого пути ему удалось получить интереснейшие профили лунной поверхности на глубину около четырехсот метров. В будущем такая информация будет жизненно необходима для строительства лунной станции, базы или поселения.
Когда дело доходит до исследования космических тел посадочными аппаратами, практически невозможно обойтись без трогательных – в прямом смысле – моментов альфа-лучевой рентгенофлоуресцентной спектроскопии.
Приборы типа APXS (Alpha Particle X-Ray Spectrometer) устанавливались на все марсоходы NASA. APXS имеется на посадочном аппарате Philae на ядре кометы 67P/Чурюмова-Герасименко. На советских луноходах был установлен похожий прибор – РИФМА. Принцип работы метода напоминает гамма-спектроскопию, за тем исключением, что датчик имеет свой собственный источник заряженных частиц (какой-нибудь радиоактивный материал), прежде всего альфа-лучей. Заряженными частицами бомбардируется исследуемый образец, в ходе процессов поглощения альфа-частиц ядрами атомов выделяется рентгеновское излучение. Для каждого химического элемента спектр излучения будет свой, что позволяет определять химический состав образца.
Это далеко не исчерпывающий обзор оборудования для исследования Солнечной системы. Как правило, на межпланетные аппараты ставятся и астрофизические приборы для регистрации энергичных частиц, межпланетной радиации, плазмы и пыли. Межпланетные перелеты позволяют изучать еще и космическое пространство, взаимосвязи Солнца, планет и межзвездной среды, но это уже другая история.
1.5. Кто, как и зачем обрабатывает снимки из космоса
Фотографии из космоса, публикуемые на сайте NASA и других космических агентств, иногда вызывают сомнения в подлинности – внимательные энтузиасты находят на изображениях следы редактирования, ретуширования или манипуляций с цветом. Так повелось еще со времен зарождения «лунного заговора», а теперь под подозрение попали снимки, сделанные не только американцами, но и европейцами, японцами, индийцами. Разберемся, зачем вообще обрабатывают космические изображения и могут ли они, несмотря на это, считаться подлинными.
Для того чтобы правильно оценивать качество космических снимков, которые мы находим в Сети, необходимо учитывать два важных фактора. Один из них связан с характером взаимодействия космических агентств и широкой публики, другой продиктован физическими законами.
Как правило, тот, кто упрекает космические агентства за манипуляции с цветом, использование фильтров или публикацию черно-белых фотографий «в наш век прогресса цифровых технологий», не учитывает физических процессов получения цифровых изображений. Как мы уже знаем, обычные земные фотоаппараты снимают точно так же, как профессиональные телескопы – через цветные фильтры, только они не показывают нам промежуточные этапы подготовки снимков.
Космические снимки – одно из самых эффективных средств популяризации исследовательских миссий в ближнем и дальнем космосе. Однако далеко не все кадры сразу оказываются в распоряжении СМИ.
Изображения, полученные из космоса, можно условно разделить на три группы: «сырые» (raw), научные и публичные. Сырые, или исходные файлы с космических аппаратов иногда бывают доступны всем желающим, а иногда нет. Например, изображения, полученные марсоходами Curiosity и Opportunity или искусственным спутником Сатурна Cassini, публикуются практически в режиме реального времени, так что любой желающий может увидеть их одновременно с учеными, изучающими Марс или Сатурн. Необработанные фотографии Земли с пилотируемой Международной космической станции выкладываются на отдельный сервер NASA (eol.jsc.nasa.gov). Космонавты загружают их в Сеть тысячами, и ни у кого нет времени на их предобработку. Единственное, что добавляют к ним на Земле – географическую привязку для облегчения поиска.
В случае с менее популярными проектами, такими как Messenger, New Horizons или Dawn все иначе. Сырые снимки, полученные с этих аппаратов, не публикуются сразу при получении, а выкладываются с опозданием на недели, месяцы или даже годы. Это необходимо для того, чтобы ученые, запустившие аппарат, могли спокойно проанализировать данные и в случае каких-либо открытий первыми доложить о них на конференциях.
Файлы с научными кадрами зачастую имеют специфический формат, который понимают только специальные программы или приложения. Такие файлы несут большой объем информации об обстоятельствах съемки (время, положение космического аппарата, положение объекта съемки, угол освещения, характеристики съемки и т. д.). Эта информация, не будучи засекреченной, настолько неинтересна большинству энтузиастов космонавтики, что обычно ее выкладывают в таких местах, которые удобны для ученых, но отпугивают посторонних сложным интерфейсом. Такие сайты или FTP-серверы в открытом доступе – это NASA PDS, ESA PSA, JAXA archive. Даже Китай выложил кадры с Луны на сайте своей Академии наук (сервер которой периодически падает). Когда предыдущий российский метеорологический спутник «Электро-Л» занимался съемкой, кадры с него можно было найти на сервере НЦОМЗ, позже туда стали добавлять новые снимки второго «Электро-Л», при этом удаляя старые. Со спутников дистанционного зондирования Земли можно посмотреть только предварительные изображения, а сами снимки придется заказывать на Геопортале Роскосмоса.
Обычно за ретушь критикуют публичные кадры, которые прилагаются к пресс-релизам NASA и других космических агентств, – ведь именно они попадаются на глаза пользователям Интернета в первую очередь. И при желании там можно найти много чего: и манипуляции с цветом, и наложение нескольких снимков, и «копировать/вставить», и даже прямую ретушь с затиранием некоторых фрагментов изображения. Мотивация NASA в случае со всеми этими манипуляциями проста настолько, что ей готовы поверить далеко не все: так красивее.
Но ведь правда, бездонная чернота космоса выглядит более впечатляюще, когда ей не мешают мусор на объективе и следы от заряженных частиц на пленке или матрице. Цветной кадр, и правда, привлекательнее черно-белого. Панорама из снимков лучше отдельных кадров. При этом важно, что в случае с NASA почти всегда можно найти исходные кадры и сравнить одно с другим. Это касается и лунных снимков пилотируемой экспедиции Apollo, и кадров с марсохода Curiosity.
Перед учеными не стоит задача поставлять красивые фотографии для пресс-релизов и СМИ. Камеры космических аппаратов прежде всего являются инженерными или научными инструментами, которые помогают управлять этими аппаратами или получать информацию о космосе. Применение фильтра ближнего инфракрасного света, который не виден глазу, вместо красного, привело к покраснению Марса на многих кадрах, ушедших в СМИ. Пояснение про инфракрасный диапазон перепечатали далеко не все, что породило споры о том, какого цвета Марс на самом деле.
Однако на марсоходе Curiosity стоит «фильтр Байера», что позволяет ему снимать в цвете, привычном нашему глазу.
Применение отдельных фильтров удобнее с точки зрения выбора диапазонов света, в которых хочется посмотреть на объект. Но если этот объект движется, то на снимках в разных диапазонах его положение меняется. На Марсе подобное происходило при съемке закатов у марсохода Spirit и Opportunity – у них нет «фильтра Байера», поэтому на кадрах заката Солнца получились цветные горы и три Солнца: красное, зеленое и синее. Похожие трудности возникали у станции Cassini при съемке спутников Сатурна. С той же ситуацией сталкивается аппарат DSCOVR, снимающий Землю и Луну с расстояния 1,5 миллиона километров. Чтобы получить из такой съемки красивое фото, пригодное для распространения в СМИ, приходится поработать в редакторе изображений.
Есть еще один физический фактор, о котором знают далеко не все, – черно-белые снимки имеют более высокое разрешение и четкость по сравнению с цветными. Это так называемые панхроматические снимки, которые включают в себя всю световую информацию, попадающую в камеру, без отсечения каких-либо ее частей фильтрами. Поэтому многие «дальнобойные» камеры спутников снимают только в панхроме, что для нас означает черно-белые кадры. Такая камера LORRI установлена на аппарате New Horizons, камера NAC – на лунном спутнике LRO. Большинство телескопов снимает в панхроме, если только специально не применяются фильтры.
Мультиспектральная «цветная» камера, оборудованная фильтрами и имеющая гораздо меньшее разрешение, может прилагаться к панхроматической. При этом ее цветные снимки можно накладывать на панхроматические, в результате чего мы получим цветные снимки высокого разрешения.
Такой метод часто применяют при съемке Земли с высоким разрешением. Если знать об этом, то можно увидеть, например, на некоторых кадрах Google Map типичный ореол, который оставляет размытый цветной кадр.