Наконец, сравнительно недавно, в 2018 году, Китайское космическое агентство опубликовало полный банк данных, собранных космическими аппаратами Chang'e 1, 2 и 3. В том числе и картографические снимки Луны от зонда Chang'e 2 разрешением 7 м! Такая детализация позволяет рассмотреть лунные модули размером 10 м, пылевое гало от воздействия ракетных двигателей и наиболее вытоптанные участки местности.
Снимки Chang'e 2 сделаны в разное время лунных суток, и для поиска мест прилунений хуже всего подходит полуденное время, когда модули практически не отбрасывают тени и сливаются с фоном. Apollo 11 сняли именно в это время.
Зато при высоком солнце наиболее контрастно выделяются следы человеческих ног и колес луномобилей LRV. Хотя китайские аппараты не могли рассмотреть узкую цепочку следов, но места, где люди много работали, например в месте установки флага или научных приборов ALSEP, уже можно рассмотреть. Также в месте посадки Apollo 11 можно рассмотреть светлую полосу трассы финального этапа полета лунного модуля (с востока на запад), когда двигатель уже воздействовал на поверхность, но корабль сохранял горизонтальную скорость.
Места посадок на Луне по программе Apollo в съемке китайской автоматической межпланетной станции Chang'e 2. CNSA/CLEP
Место посадки Apollo 11, снятое китайским зондом Chang'e 2 (слева) и американским LRO (справа) в 2010 году. CNSA, NASA
Утреннее или вечернее боковое освещение позволяет лучше рассмотреть контрастную черную тень на светлом грунте. Самый светлый грунт оказался в месте прилунения Apollo 16, благодаря контрасту снимок его Chang'e 2 стал самым детальным из всех мест посадок, увиденных китайскими аппаратами.
Кроме модуля Apollo 16, восточнее на снимке можно рассмотреть темное пятно, которое соответствует стоянке луномобиля LRV. Также виден участок треугольной формы наиболее потревоженного ногами астронавтов грунта – там, где устанавливали блок научных приборов ALSEP и сейсмометр.
Место посадки Apollo 16, снятое китайским зондом Chang'e 2 (слева) и американским LRO (справа) в 2010 году. CNSA, NASA
Индийский космический аппарат Chandrayaan-1 стартовал в конце 2008 года и проработал десять месяцев. Он занимался геологическим картографированием поверхности в разных спектральных диапазонах, радарным зондированием, измерением радиации, но и обычная черно-белая (панхроматическая) камера у него имелась. Можно сказать, камер было даже три: одна вела съемку непосредственно под спутником, а две смотрели под углом 25 градусов к местности вперед и назад. Такая съемка с угловых ракурсов позволяет создавать трехмерные модели ландшафтов. Разрешение снимков индийской Terrain Mapping Camera ожидалось 5 м с высоты 100 км, при этом ширина полосы снимка достигала 20 км.
К сожалению, программа полета Chandrayaan-1 прервалась раньше запланированного срока, поэтому аппарат не закончил картографирование местности, но несколько мест посадок по программе Apollo попало в объективы его камер.
Место посадки Apollo 15, снятое индийским зондом Chandrayaan-1 (слева) в 2009 году и американским LRO (справа) в 2010 году. ISRO, NASA
Через полтора месяца после выхода Chandrayaan-1 на штатную 100-километровую орбиту он пролетел над местом посадки Apollo 15 и сделал три кадра с разрешением до 10 м. Этого было недостаточно, чтобы увидеть отдельные следы, оставленные астронавтами или луномобилями, но индийские ученые обратили внимание на гало вокруг посадочной ступени, которое «сдул» ракетный двигатель лунного модуля.
Если провести более пристальное сравнение снимков индийского аппарата и американского LRO, то можно заметить и другие признаки человеческого присутствия в этой местности. Темным пятном выделяется район установки научных приборов ALSEP, включая сейсмометр. Кроме этого, два ярких пикселя соответствуют двум элементам экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ), которые были сорваны с нижней ступени лунного модуля при старте корабля. Их размер меньше 10 или даже 5 м, но они видны благодаря удачному блику, отброшенному в камеры Chandrayaan-1.
Место посадки Apollo 14, снятое индийским зондом Chandrayaan-1 (слева) в 2009 году и американским LRO (справа) в 2011 году. ISRO, NASA
Один из этих фрагментов ЭВТИ (западнее модуля) – теплозащитное «одеяло», которое укрывало внешний блок инструментов MESA (Modular Equipment Storage Assembly) на лунном модуле. Теплоизоляция была снята астронавтами при распаковке инструментов и отброшена ракетными газами при старте с Луны. Ее полет виден в записи из иллюминатора стартующего корабля.
Более детально Chandrayaan-1 сумел рассмотреть место посадки Apollo 14. За исключением съемки американского LRO, на сегодняшний день это самое качественное изображение места посадки Apollo. На снимке можно рассмотреть темное пятно лунного модуля и тропинки, проложенные астронавтами. Хотя разрешение снимка не превышает 5 м, наиболее контрастные области можно рассмотреть, даже если они меньше. При высадке Apollo 14 еще не было луномобиля LRV, но для повышения мобильности и эффективности исследования применяли дополнительную тележку MET (Modular Equipment Transporter). Видимо, благодаря ей, а также светлому цвету лунного грунта на снимке удается рассмотреть участки, где перемещались астронавты. Сравнивая снимки Chandrayaan-1 и LRO, можно увидеть не только наиболее интенсивно вытоптанную область между лунным модулем и научными приборами, но место установки телекамеры и две тропинки в восточном направлении.
На индийском снимке места прилунения Apollo 14 особое внимание стоит уделить двум светлым пикселям, которые соответствуют двум наиболее заметным научным приборам: сейсмометру и лазерному уголковому отражателю (ретрорефлектору). Сами приборы всего около метра в поперечнике, но один покрыт блестящей «фольгой» экранно-вакуумной теплоизоляции, а второй содержит множество зеркал, которые эффективно отражают свет, если он падает под определенным углом.
Любопытно, что лазерный ретрорефлектор – это прибор, который продолжает работу до сих пор: исправно возвращает фотоны, посланные в него лазерным лучом с земных обсерваторий, позволяя уточнять расстояние до Луны с точностью до сантиметра, хотя оседающая пыль постепенно снижает эффективность подобных приборов. Всего на естественном спутнике Земли пять ретрорефлекторов: три установлены астронавтами Apollo, два находятся на борту советских «Луноходов».
Японская Kaguya стартовала в 2007 году и несла солидный арсенал научных приборов, были даже две телевизионные камеры, которые сняли прекрасные виды полета по окололунной орбите. Несла Kaguya и картографическую камеру Terrain Camera, которая занималась съемкой поверхности в панхроматическом диапазоне. Этой камере также удалось снять места посадки космических аппаратов Apollo, в том числе и Apollo 15, которому повезло оказаться на кадрах практически всех аппаратов с камерами.
Разрешение японской камеры было немногим лучше, чем у индийского аппарата, и примерно такое же, как у китайского. На изображении Apollo 15 от Kaguya мы также можем рассмотреть пятно на грунте, очищенном от верхнего слоя пыли. И в центре этого пятна можно увидеть черную точку. Сопоставляя расположение этой черной точки со снимками места посадки Apollo 15 от других космических аппаратов, можно сделать вывод, что мы видим тень, которую отбрасывает нижняя часть лунного модуля Apollo.
Место прилунения Apollo 15, снятое японским зондом Kaguya (слева) в 2008 году и американским LRO (справа) в 2010 году. JAXA, NASA
Снимок картографической камеры Kaguya имеет разрешение около 10 м, что в полтора-два раза хуже съемки индийского Chandrayaan-1. Однако можно рассмотреть темное пятно, совпадающее формой и расположением с вытянутой в северо-западном направлении тенью спускаемой ступени лунного модуля. Едва заметное темно-серое пятно восточнее модуля совпадает с расположением луномобиля LRV. А вытянутая на несколько десятков метров в северо-западном направлении узкая темная полоса соответствует следам, которые оставили астронавты, которые ходили между модулем и блоком научных приборов ALSEP.
Снимки всех мест посадок Apollo и других программ в гораздо более высоком качестве удалось получить только американскому космическому аппарату LRO.
Почему места посадок Apollo лучше всего сняли американцы?
КРАТКИЙ ОТВЕТ: В NASA сделали космический аппарат с самой совершенной камерой, по сравнению с камерами всех лунных аппаратов на момент запуска в 2009 году, и выбрали самую низкую орбиту.
Начиная со старта в 2009 году, космический аппарат NASA LRO несколько лет составлял практически полную карту Луны разрешением 0,5 м. Это на порядок превосходит лунные картографические успехи Японии, Индии и Китая и соответствует разрешению лучших космических снимков Земли, используемых в сервисах Google и «Яндекс». Некоторые снимки LRO достигают разрешения 0,3–0,4 м – с таким высоким качеством американские ученые снимали советский «Луноход-2» и место высадки экипажа Apollo 17. Более того, LRO проводил многократную съемку всех мест посадок программы Apollo, что позволяет рассмотреть лунную местность в разное время суток, в зависимости от угла солнечного освещения.
Кому-то может показаться странным, что единственные убедительные снимки следов американцев на Луне удалось получить только американскому орбитальному аппарату. На то есть вполне объективные причины, связанные как с научной программой, так и с богатым опытом NASA в разработке и создании космической техники.
Европа, Китай, Индия и Япония в 2000-х годах были новичками в межпланетной космонавтике. Лунные запуски этих стран во многом носили экспериментальный характер, они учились и поэтому не предполагали, что их окололунные станции смогут работать долгие годы. Действительно, запущенные аппараты проработали около года, это довольно солидный срок для первого раза, но недостаточный для получения полных данных высокого качества по всей Луне. С другой стороны, межпланетная космонавтика выполняет не только научные задачи, но и должна способствовать повышению государственного престижа. Аппаратам тре