нить эффект гало раннего утра и ближе к полудню и определить, причастна ли к нему лунная пыль.
Эффект «лунного гало» на снимках астронавтов Apollo 12, 14, 15 и 17. Во всех случаях сохраняется равный диаметр внутреннего и внешнего ореола. NASA
Впрочем, более вероятной причиной «лунного гало» на снимках астронавтов Apollo остаются особенности оптики применяемых камер: либо объектива Zeiss Biogon, либо пластины Réseau, либо их сочетание. Подтверждением тому может быть похожее гало от блестящего элемента теплоизоляции Apollo 11.
Солнце в съемке широкоугольной камерой Hasselblad в околоземном полете Gemini 12. NASA
Проверить наверняка, есть ли на Луне утреннее солнечное гало, мы сможем, только когда там будет проведена новая фотосъемка в сходных с экспедициями Apollo условиях.
Почему космическая радиация не повредила фото- и кинопленку?
КРАТКИЙ ОТВЕТ: Космическая радиация, проникающая через корпус космического корабля, не обладает достаточной плотностью, чтобы заметно повредить фотопленку в краткосрочном полете. Это было известно еще до полета Apollo как в США, так и в Советском Союзе.
Радиация способна засвечивать фотопленку и фотобумагу. Это было известно еще до начала космической эры. Например, рентгеновские лучи долгое время использовали в медицине именно при помощи фотобумаги. Однако никто не мог заранее сказать, насколько сильным окажется воздействие космической радиации на фотопленку.
С началом космонавтики знания о космической радиации расширялись. В 1958 году открыты околоземные радиационные пояса. В 1967 году обнаружили гамма-излучение от межзвездных и межгалактических источников.
По мере того как накапливались знания о проникающем излучении и потоках частиц из космоса, менялось представление и о возможностях космонавтики. В Советском Союзе также знали об опасности радиации, когда планировали съемку обратной стороны Луны космическим аппаратом «Луна-3». Известна даже анекдотичная история о том, как директор Крымской солнечной обсерватории Андрей Северный высказывал сомнения в возможности произвести съемку камерой «Луны-3» без 5–6-сантиметровой свинцовой защиты. В результате съемка удалась, а ученый получил одно из первых фото с надписью от Сергея Королева: «Уважаемому А. Б. Северному первая фотография обратной стороны Луны, которая не должна была получиться. Королев. 7 октября 1959 года» (подробнее об этом можно прочесть в книге Павла Шубина «Луна. История, люди, техника»[3]).
Многие компоненты космической радиации, такие как рентгеновское и гамма-излучение Солнца и межзвездных источников, бета-лучи второго радиационного пояса Земли, достаточно эффективно поглощаются корпусами космических аппаратов и кораблей.
Больше проблем для космонавтов и космических аппаратов создают протоны, т. е. ядра атомов водорода. Они довольно массивны, поэтому имеют высокую проникающую способность, могут преодолевать сантиметры обшивки и порождать потоки вторичной радиации – нейтроны, рентгеновские и гамма-фотоны.
Каждый из этих типов радиации представляет опасность на разных этапах полета, но даже суммарно они не способны воспрепятствовать пилотируемым космическим полетам вплоть до Марса. Для фотосъемки в космосе радиация также не является непреодолимым препятствием – как для пленки, так и для современных электронных камер.
С другой стороны, многое зависит от длительности воздействия радиации. За десятилетия космическая радиация способна снизить качество пленки (даже той, что фотолюбители хранят в шкафу или холодильнике) и без полетов на орбиту. Годы, проведенные пленкой в космосе, также не лучшим образом скажутся на ее качестве. Но пленка выдерживает полеты длительностью несколько недель или месяцев, о чем мы знаем и без NASA.
Советские космические аппараты «Луна-3» и серия «Зондов» вели съемку Луны на пленочные фотокамеры, и их кадры не несут признаков воздействия солнечных вспышек. Также и у NASA перед полетами Apollo проводились запуски пяти картографических зондов Lunar Orbiter, которые вели съемку на фотопленку. Защита от радиации у Lunar Orbiter была значительно хуже, чем у кораблей Apollo, и разработчики опасались помутнения пленки из-за крупных солнечных вспышек, но таковых не произошло.
Никакой специальной защиты от космической радиации у лунных фотокамер Hasselblad в экспедициях Apollo не применялось. Корпуса камер для выхода на поверхность лишь покрывали серебряной краской, чтобы она отражала инфракрасное излучение Солнца. Но это защита пленки от теплового излучения и перегрева, а не от радиации.
Космонавты и астронавты длительное время использовали фотопленку, начиная с программы Gemini и продолжая на Space Shuttle, а также в длительных экспедициях на станциях Skylab, «Алмаз», «Салют», «Мир» и МКС. Во всех случаях пленка успешно справлялась со своей задачей.
Последовательность кадров солнечной обсерватории SOHO во время солнечной вспышки: а) до вспышки, б) во время вспышки и в, г) после вспышки. NASA
Мы можем констатировать, что фотопленка имеет большой космический опыт применения на околоземной орбите, около Луны и на ее поверхности, а также в марсианских запусках автоматических межпланетных станций 1970-х годов. И ни в одном из случаев не обнаружено заметного влияния космической радиации на качество снимков.
О том, как влияют солнечные вспышки на фототехнику, сегодня мы можем узнать благодаря снимкам космических солнечных телескопов. Обсерватории STEREO, SOHO, SDO наблюдают за нашей звездой, находясь на разных орбитах – от нескольких сотен до миллионов километров от Земли. Они ведут постоянное наблюдение Солнца цифровыми камерами с CMOS-матрицами, в том числе во время солнечных вспышек. Поток частиц оставляет немало следов на кадрах, повышая цифровой «шум», но полной слепоты не наступает.
Почему температура на Луне не повредила фото- и кинопленку?
КРАТКИЙ ОТВЕТ: Высокой температуры (выше 100 °С) лунная поверхность достигает к полудню, к этому времени экипажей Apollo на Луне уже не было. Фотокамеры покрывались серебристой краской, которая отражала свет намного эффективнее, чем темная лунная поверхность, и они никогда не нагревались достаточно сильно, чтобы повредить пленку.
Температура поверхности Луны в полуденное время достигает 120 °С, что превышает допустимый рабочий температурный диапазон фотопленки Kodak. Это противоречие привело к вопросам о принципиальной возможности съемки на обычную фотопленку на поверхности Луны: почему температура не испортила пленку?
Чтобы убедиться, что лунная жара не мешала фото- и киносъемке, нам потребуется учесть свойства распространения энергии в вакууме и технологии теплозащиты, применяемые в программе Apollo.
Первое, что следует понять, температура поверхности Луны очень слабо связана с температурой пленки внутри фотокамеры. Даже на Земле в солнечный день какая-либо темная поверхность под прямыми лучами может нагреться значительно выше, чем окружающий воздух. В этом можно убедиться, прикоснувшись к темной металлической поверхности, которую освещает полуденное солнце, – этот эффект сохраняется даже зимой при минусовой температуре воздуха. На Луне длительность солнечного дня составляет две земных недели, из-за чего поверхность успевает сильно разогреться, хотя и находится практически на том же расстоянии от Солнца, что и наша Земля.
Температура тела – это показатель кинетической энергии частиц этого тела. Говоря проще, чем активнее движутся частицы тела (атомы и молекулы), тем выше его температура. Тепло и холод – это субъективные ощущения человеческого тела, связанные с взаимодействием с другими телами, которые имеют бóльшую или меньшую температуру в сравнении с нами.
Тепло на Земле может передаваться тремя способами:
1) теплопроводностью при прямом контакте – так мы греем руки, держа в них кружку горячего чая;
2) конвекцией газа или жидкости – так мы охлаждаем чай, когда дуем на него;
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.