Последние три пилотируемые посадки на Луну проходили с использованием транспортных средств и включали сбор образцов на широком пространстве. В 2005 году ученые решили выяснить возможности телескопа Hubble в определении геологического состава наблюдаемой поверхности на основе сравнения с собранными в 1971–1972 годах образцами. С этой целью направили телескоп на место посадки Apollo 15 неподалеку от Борозды Хэдли и на место посадки Apollo 17 в долине Таурус-Литтров.
Однако следы людей или оставленное оборудование Hubble не увидел и не мог увидеть из-за недостаточной разрешающей способности своей оптики. Телескоп обладает главным зеркалом диаметром 2,4 м и в самом лучшем случае может рассмотреть объекты на поверхности Луны размером до 60 м. Исключением может быть только очень яркий объект, хорошо отражающий свет, но настолько заметных для Hubble пока нет. Самый большой фрагмент оборудования, оставленный по программе Apollo, – посадочная ступень спускаемого аппарата – имеет линейные размеры не более 10 м (расстояние между опорами).
Экспедиции Apollo оставили после себя и более заметные объекты на поверхности Луны. Например, вытоптанные участки вокруг лунных модулей и научных приборов отличаются от окружающей местности по степени отражения солнечного света и имеют более десятка метров в поперечнике. Еще более масштабный след оставили ракетные двигатели лунного модуля. При посадке корабля струя реактивных газов из сопла разгоняет тонкий верхний слой пыли, и цвет поверхности меняется. Это явление называется «галó», т. е. более светлый ореол грунта, который окружает места посадок лунных модулей. Гало Apollo должно охватывать десятки метров в поперечнике, т. е. теоретически должно быть видно телескопом Hubble.
Сравнение снимков места посадки Apollo 15, сделанных телескопом Hubble и окололунным космическим аппаратом LRO. Точное место прилунения в центре белого круга. NASA, ESA
Если мы сравним снимки места прилунения Apollo 17, сделанные телескопом Hubble с околоземной орбиты и американским спутником LRO с окололунной орбиты, то увидим, что в месте посадки пилотируемого корабля действительно заметно светлое пятно.
Хотя качество съемки Hubble заметно уступает съемке с окололунной орбиты, но светлый участок совпадает в обоих случаях и точно соответствует месту посадки Apollo 17. Никакие кратеры и другие объекты на поверхности в этой точке не являются источником яркого отражения света, кроме гало ракетного двигателя.
То же самое наблюдается и в месте посадки Apollo 15.
Глядя на снимки, мы понимаем причину, почему даже самые большие телескопы Земли редко смотрят на Луну: чаще всего в этом нет необходимости, так как окололунные космические аппараты способны показать поверхность намного лучше.
Почему Hubble так хорошо видит галактики, но не видит следы на Луне?
КРАТКИЙ ОТВЕТ: Угловое разрешение телескопа Hubble не меняется при просмотре далеких галактик и близкой Луны. Но видимые с Земли угловые размеры крупных галактик значительно превышают угловые размеры следов, оставленных людьми на лунной поверхности.
Сравнение видимых с Земли угловых размеров Луны и галактики Водоворот. NASA/ESA
Сложно поверить, что телескоп, который в мельчайших деталях рассматривает далекие галактики и звезды, не может увидеть следы людей на близкой Луне. Такое кажущееся противоречие у нас возникает от того, что невооруженным глазом мы не видим галактики в небе и нам кажется, будто они бесконечно далеки, раз их наблюдают в такой гигантский телескоп. К сожалению, галактики не только далекие, но и бледные. К примеру, ближайшая соседняя большая галактика Андромеды на нашем небе имеет видимый угловой размер 3 градуса. То есть ее ширина равна шести видимым диаметрам Луны, но наши глаза просто не позволяют увидеть красоту Андромеды. Для того чтобы рассмотреть ее подробности, потребуется найти место вдали от городов и ярких источников света, дождаться ясной погоды, установить фотокамеру на штатив и поворотный механизм, выставить долгую выдержку на десятки секунд или минут. Только так, накопив свет на матрице, мы сможем увидеть на фото галактический диск.
Другие галактики располагаются еще дальше, но и они были бы видны невооруженным глазом, если бы были ярче. Например, галактика Водоворот позволяет в деталях рассмотреть структуру двух галактических спиралей. Видимый угловой размер этой галактики – 10 угловых минут, т. е. мы могли бы увидеть ее даже невооруженным глазом или рассматривать в бинокль, но – увы! Телескопу Hubble потребовалось 45 минут, чтобы сделать шикарный снимок галактики Водоворот.
В сравнении с видимым размером Луны, галактика Водоворот заняла бы целое Море Дождей, или треть диаметра Луны, что тоже слишком много относительно следов людей. Ядро галактики поместилось бы в 15-километровом кратере, но лунные модули еще меньше…
Кто, кроме американцев, фотографировал места посадок на Луне?
КРАТКИЙ ОТВЕТ: Места посадок программы Apollo снимали европейский, японский, индийский и китайские окололунные аппараты. Все, кроме европейского, смогли рассмотреть признаки пребывания людей на Луне, в том числе лунные модули, оставленное оборудование и следы людей.
После завершения программы Apollo и советской серии автоматических межпланетных станций «Луна» полеты к естественному спутнику Земли прекратились на 14 лет. В 1990-е годы запуски автоматических станций возобновились, но первые попытки увидеть из космоса места посадок Apollo были предприняты уже XXI веке.
В 2005 году в русскоязычных СМИ появилась информация, что лунный орбитальный зонд SMART-1 проверит место посадки Apollo 11. Малый космический аппарат SMART-1 создавался Европейским космическим агентством для испытания новых технологий, а также для начала изучения Луны. Экспериментальный характер аппарата и малый бюджет программы – €110 млн – не позволяли нагрузить его сложным и дорогостоящим оборудованием. Поэтому фотокамера на его борту была довольно скромной, весом всего 35 г, с небольшой оптикой и фотоматрицей размером 1024×1024 пикселей. Спутник летал на высокоэллиптической орбите, снижаясь только у южного полюса Луны.
Выражаю признательность за помощь в подготовке главы инженеру-программисту и популяризатору астрономии Игорю Тирскому за большую работу по преобразованию научных данных в удобный формат изображений. Только благодаря ему мы увидели китайские, японские и индийские снимки мест прилунения Apollo
Пролеты над экваториальной частью, где располагаются места посадок Apollo, SMART-1 совершал на высоте 1700–2000 км. С такой высоты разрешение снимков не превышало 150 м, что в полтора-два раза хуже, чем у околоземного космического телескопа Hubble, который также не в состоянии увидеть лунные модули.
Российские журналисты, которые поторопились написать о «проверке Apollo 11», просто ошибочно поняли слова научного руководителя программы SMART-1 Бернарда Фоинга (Bernard Foing). В комментарии информационному сайту space.com тот пояснил:
Мы наблюдаем некоторые места посадки с целью калибровки и наземного контроля (We are observing some of the landing sites for calibration and ground truth purposes).
Место посадки Apollo 11. Снимок Smart-1. ESA
В данном случае ученый применил специальный термин ground truth, который не является прямым переводом слов ground (земля) и truth (истина). Здесь ground truth означает проверку достоверности информации, полученной дистанционными средствами, – «наземный контроль» или «объективный контроль», т. е. проверку спутниковой съемки по данным на поверхности. Таким образом, ground truth означает не проверку достоверности посадки Apollo на Луну, а наоборот – проверку качества камеры SMART-1 при помощи известных данных, полученных на поверхности американскими астронавтами.
В качестве испытательной цели европейские ученые выбрали участок в юго-западной части Моря Спокойствия, куда прилунились Нил Армстронг и Эдвин Олдрин. Небольшая оптика камеры и высота в 1764 км не давали возможности рассмотреть какие-либо следы пребывания людей. Тем не менее снимок Моря Спокойствия получился удачным, и ESA его опубликовало. На нем можно рассмотреть кратеры Олдрин и Коллинз диаметром 3,4 и 2,4 км, которые получили свои названия уже после успешной высадки Apollo 11.
SMART-1 также снял и место прилунения Apollo 15, но с высоты 2000 км, т. е. возможность рассмотреть следы людей была еще меньше.
После европейцев к Луне запускали автоматические зонды Китай – Chang'e («Чанъэ») 1 и 2, Индия – Chandrayaan-1 («Чандраян»), Япония – Kaguya («Кагуя»). Все они оборудовались картографическими камерами для создания полной карты Луны. Прямой задачи увидеть следы людей на Луне перед ними не ставилось, но их оптика уже позволяла рассмотреть самые крупные объекты на Луне, созданные человеческими руками: лунные модули и пятна, оставленные ракетными двигателями.
Китайские орбитальные зонды Chang'e 1 и 2 стартовали в 2007 и 2010 годах. Первый проработал 16 месяцев, пока не разбился о поверхность. Второй оказался более успешным: после 8 месяцев работы у Луны он был отправлен за пределы окололунной орбиты, вышел в точку Лагранжа L2 системы Земля – Солнце, сумел встретиться с астероидом Таутатис, а теперь движется вокруг Солнца на расстоянии более 100 млн км от Земли. Каждый из космических аппаратов выполнил свои картографические задачи. Chang'e 1 создал полную карту Луны с разрешением 50 м. Chang'e 2 улучшил этот результат до 7 м. Такие снимки позволили бы увидеть лунный модуль или тень от него в виде одной или нескольких точек. Однако представители Китайского космического агентства не прилагали усилий к публикации таких снимков.
В 2012 году китайское государственное информационное агентство «Синьхуа» процитировало слова Яна Джуна (Yan Jun), старшего научного сотрудника китайского проекта исследования Луны (China's lunar exploration project, CLEP), о том, что Chang'e 2 удалось рассмотреть следы высадки американских астронавтов. Хотя фото и в тот момент не показали.