Даже в случае продления полета LRO сможет изучать Луну лишь около сотни лунных суток.
– У нас еще полно научной работы, мы даже и близко не закончили изучение Луны, – уверяет Петро. – Наблюдая Луну на протяжении длительного периода, вы действительно можете уловить эти небольшие вариации и сдвиги. По сути, такие изменения свойственны любому безатмосферному небесному тему, и сказанное относится не только к Луне, но и, например, к астероидам, спутникам Марса и Меркурию. Поэтому, я считаю, наши изыскания помогают людям лучше понять, какие процессы там идут и как они влияют на лишенные атмосфер объекты.
Луна вблизи
Если вы когда-нибудь смотрели на Луну ясной ночью и думали о том, как было бы здорово увидеть ее вблизи, то вам повезло. Невероятно прекрасные и подробные снимки, полученные камерой LROC, могут заставить вас практически поверить, что вы находитесь там – на орбите небольшой высоты вокруг Луны.
– LROC делает феноменальные снимки Луны, и, пожалуй, в этом тоже заключается польза от проекта – мы можем насладиться ошеломляющей красотой Луны, – говорит Рич Вондрак.
LROC состоит из двух длиннофокусных камер с малым углом обзора, которые могут делать фотоснимки разрешением 0,5 м на пиксель в черно-белой гамме и обладают полосой обзора шириной 5 км на поверхности Луны, и одной широкоугольной камеры, позволяющей получать фотографии разрешением 100 м на пиксель в семи цветовых диапазонах на полосе шириной 60 км. Разница в объеме данных, которые два типа камер получают о лунной поверхности, демонстрируется таким сопоставлением: широкоугольная камера собирает данные для глобальной карты Луны каждый месяц, а длиннофокусные по состоянию на 2016 год отсняли лишь 40 % всей поверхности ночного светила.
Фотографии камер LROC представляют большую научную ценность и при этом показывают нам суровую красоту Луны.
– Камеры LROC были тщательно спроектированы и изготовлены фирмой Malin Space Science Systems (MSSS) из города Сан-Диего, – говорит Робинсон. – В самом деле, именно благодаря целеустремленности, заботливости и вниманию к мелочам сотрудников MSSS комплекс LROC приобрел качества выдающейся системы фотосъемки.
Впечатляющий вид на кратер Джордано Бруно, на котором хорошо различима высота и острота кромки вала кратера, а также расположенные на его изрезанном дне цепочки холмов. Источник: NASA / Центр космических полетов имени Годдарда / Университет штата Аризона
Петро соглашается, но добавляет, что есть еще один фактор успеха: этот комплекс камер так хорошо работает благодаря тем людям, которые управляют инструментом.
– Наша команда великолепна, а Марк Робинсон – замечательный человек, – говорит Петро. – Он умеет предвидеть возможность сделать чудесные снимки. Например, он может предсказать, что если мы развернем наш аппарат к такой-то точке, то получим снимок кратера с центральным пиком, который освещен особым образом. Несмотря на то что в первую очередь он думает о научных результатах, которые мы можем получить при помощи нашего инструмента, ему удается делать неповторимые снимки, и каждый из них по-своему прекрасен.
На схеме показаны стрелками одна из длиннофокусных камер (NAC, Narrow Angle Camera), широкоугольная камера (WAC, Wide Angle Camera) и подсистема SCS (Sequence and Compressor System) – небольшой электронный компонент, который управляет всеми тремя камерами. Источник: Университет штата Аризона / программа LROC
Изменения угла падения солнечных лучей выделяют детали лунного ландшафта за счет резкого контраста между освещенными и затененными областями. Тени ведут затейливую игру в заполненных валунами местностях, озаренные солнцем горные пики вырисовываются на фоне затененных окрестностей, кратеры зияют и манят заглянуть в них – так детально вы можете лицезреть Луну, «пойманную» на снимках LROC. Глядя на них, вы понимаете, что Луна сама по себе – мир завораживающей красоты, мир, живущий своей жизнью. Приходит осознание того, насколько прав был Баз Олдрин, сказав о лунном пейзаже: «Величественное запустение».
Изучая глобальные виды, полученные широкоугольной камерой при различных условиях освещения, можно увидеть даже плохо заметные детали. Даже при том что LRO мчится над Луной со скоростью около 1600 м/с, все фотографии исключительно четкие. Время экспозиции камер LROC составляет 0,3 миллисекунды, что в три раза короче, чем у самых быстродействующих потребительских фотоаппаратов.
Каждые сутки LROC выполняет примерно 400 сеансов наблюдений, причем 300 приходится на длиннофокусные камеры и 100 – на широкоугольную. Объем собранных данных составляет 50 Гбайт, которые ежедневно пересылаются на Землю. Имеющаяся на борту LRO электронная Sequence and Compressor System[102] поддерживает обработку изображений, получаемых с обеих камер.
Около 90 % всех действий, необходимых для наведения камер на цель, передачи данных и обработки изображений выполняется автоматически. Как говорит Робинсон, без автоматизации они бы никак не смогли совладать с таким огромным потоком данных. Но даже при глубокой автоматизации процесса требуется, чтобы 20–30 специалистов из группы построения изображений LROC управляли этим инструментом из выделенного Центра управления в Университете штата Аризона.
LRO не фотографирует постоянно все, что попадается на его пути. Планетологи выбирают на лунной поверхности определенные цели, наблюдение которых может помочь им ответить на определенные вопросы. Когда планируется программа съемок, требуется учитывать несколько разных факторов: условия освещения, температуру, различные углы, время. По словам Лилиан Острах, которая начала работать в научной группе LROC еще как студентка-выпускница Аризонского университета и теперь является научным сотрудником Центра имени Годдарда, решения о выборе целей принимаются коллективно.
Сделанная аппаратом NASA Lunar Reconnaissance Orbiter фотография светлой структуры с завихрениями под названием Рейнер Гамма. Источник: научная команда широкоугольной камеры LRO (NASA)
– Есть международная команда ученых, которые дают нам задание, а оперативная группа помогает нам определить, какие места на Луне можно будет снять, – говорит она. – В нашей же группе все заняты процессом наведения инструмента на цель, получением и обработкой изображений.
Когда полет аппарата LRO только начинался, одной из главных задач, поставленных перед ним, было изучение поверхности естественного спутника Земли в метровом разрешении, чтобы определить расположение возможных будущих мест посадки различных аппаратов. Это включало поиск волнующих геологов мест на Луне, которые в то же время представляли бы собой безопасные посадочные площадки.
Потоки лавы когда-то растеклись по котловине этого большого провала. Отсутствие ударных кратеров и крутые склоны доказывают, что извержение происходило довольно недавно. Источник: NASA / Центр космических полетов имени Годдарда / Университет штата Аризона
Но в настоящее время цели группы LROC изменились, и этот инструмент помогает познавать геологическую историю Луны путем изучения свойств лунного реголита, составления минералогических карт лунной поверхности при помощи широкоугольной камеры, создания детальных цифровых моделей поверхности при комбинации стереоскопических съемок длиннофокусными камерами с данными лазерного альтиметра LOLA, а также определения интенсивности идущей сейчас метеоритной бомбардировки поверхности через измерение частоты появления новых кратеров.
Тропинки, оставшиеся в тех местах, где ходили астронавты Алан Шепард и Эдгар Митчелл из экипажа Apollo 14 во время выходов на лунную поверхность, видны на этом снимке места их посадки, сделанном LRO с самой низкой рабочей орбиты[103]. Также видно посадочную ступень лунного модуля, который назывался Antares[104]. Источник: NASA / Центр космических полетов имени Годдарда / Университет штата Аризона
При помощи анализа снимков LROC было установлено, что в очень недавнем прошлом на Луне действовали вулканы. Ранее ученые считали, что лунный вулканизм закончился около миллиарда лет назад. Но данные фотографий, полученных про помощи LROC, помогли исследователям лучше датировать время лунных извержений и понять, что они не прекратились резко, а постепенно сошли на нет. Многие из характерных отложений вулканических пород на снимках LROC имеют возраст менее 100 млн лет, а некоторые области могут быть моложе 50 млн лет.
Места прилунения экспедиций Apollo всегда вызывали особый интерес, и в определенный момент программы рабочая орбита LRO была снижена так, что часть ее пролегала всего лишь в 21 км над некоторыми участками лунной поверхности. На этой крайне низкой орбите представилась возможность получить более отчетливые виды исторических мест посадок Apollo.
– Для меня эти более поздние снимки были волнующими не меньше, чем первые, и даже, может быть, больше, – говорит Робинсон. – Мы теперь находились гораздо ниже, и Солнце стояло выше над горизонтом, поэтому следы и оборудование получились на фото гораздо более отчетливыми. Кроме того, мы повторили фотосъемку много раз при различных углах освещения Солнцем. Сравнение вида мест посадок при разных условиях освещения позволило как следует разглядеть их и заново интерпретировать геологический контекст каждого места забора проб.
Например, глядя на серию снимков мест прилунений Apollo, специалисты смогли понять, что все флаги, поставленные астронавтами, до сих пор стоят, за исключением флага экспедиции Apollo 11, который упал.
– Баз Олдрин говорил, что он наблюдал, как флаг Apollo 11 повалился под ударом струи газов, истекающих из двигателя лунного модуля, – сказал Вондрак, – и мы подтвердили этот факт на снимках LRO – они согласуются с кинокадрами, снятыми с борта лунного модуля. На снимках с борта LRO виднеются тени от стоящих флагов на других точках посадки, но, вероятно, флаги эти выцвели и покоробились от воздействия радиации и жесткого ультрафиолета.