Помоги проекту - поделись книгой:
По соседству с Прямой Стеной располагается кратер Берт – маленький ударный кратер диаметром 16 км, в котором можно различить следы осыпания пород. От этого же кратера берет свое начало трещина Берт, которая тянется на 50 км к северу.
На северо-востоке взору открывается долина Таурус-Литтров – место посадки Apollo 17 (1972), где в последний раз ступала нога человека на Луну в ХХ веке.
Долина Таурус-Литтров (на фото север внизу). Артем Зубко
На этот район во время полета Apollo 15 обратил внимание пилот командного модуля Альфред Уорден, который работал на орбите, пока его коллеги находились на Луне. Уорден сделал много фотографий и дал специалистам на Земле устные описания. Он отметил более темный цвет поверхности долины по сравнению с цветом поверхности Моря Ясности, обнаружил кратеры с темным обрамлением, похожие на вулканические конусы.
Ширина долины Таурус-Литтров около 7 км, она окружена горами высотой 2 км. Здесь удалось получить образцы высокогорных пород. В пределах досягаемости находился оползень с горного Южного массива, достигший дна долины. А у подножия гор были разбросаны огромные валуны, которые скатились вниз. Следы скатывания некоторых из них имеют протяженность около 2 км.
Обязателен к рассмотрению кратер Гассенди. Это древний крупный лунный ударный кратер на видимой стороне Луны на северо-западной границе Моря Влажности. Его диаметр 111 км, а глубина около полутора километров. Название присвоено в честь французского философа, математика, астронома Пьера Гассенди.
Кратер Гассенди. Артем Зубко
Кратер подвергся частичному заполнению лавой при формировании бассейна Моря Влажности, над поверхностью лавы возвышается сильно разрушенный эрозией полигональный вал кратера и центральные пики с возвышением около 1,4 км над средним уровнем чаши кратера.
В северной части видимой стороны Луны на юго-восточной границе Моря Дождей находятся лунные Апеннины. Они имеют протяженность около 600 км и максимальное возвышение до 5400 м, что дает им право называться самыми высокими горами на видимой стороне Луны.
Апеннины. Артем Зубко
При хороших условиях наблюдения удастся рассмотреть Борозду Хэдли Рилл, в северо-восточной области которой сел лунный модуль Apollo 15. Борозда кажется очень тонкой, хотя ее ширина в среднем 1 км, поэтому, даже если вы смогли рассмотреть ее, увидеть лунный модуль размером 10 м с помощью наземных телескопов не получится.
Борозда Гигин, пожалуй, одно из немногих мест на Луне, которое уже при просмотре через любительский телескоп заставляет задаться вопросом: «А как такое вообще могло получиться?»
Гигин – небольшая лунная борозда, расположенная в восточной части лунного Центрального Залива. Ее ветви простираются на северо-запад и на юго-восток общей протяженностью примерно 220 км. Но представляет интерес скорее то, что лежит в этой борозде.
Кратер Гигин (тот, что побольше и находится прямо посередине борозды) – один из немногих кратеров, которые образовались не от удара метеорита. Его происхождение чисто вулканическое: у него отсутствуют характерный вал и центральный пик. В районе этого кратера мог сесть посадочный модуль Apollo 19, если бы программу не свернули.
Борозда Гигин. Артем Зубко
Однако куда больше впечатляют 17 кратеров, уложенные в борозду аккуратно один за другим. Вероятность, что такое количество тел упадет на поверхность в разное время именно в таком порядке, ничтожно мала. Поэтому одна из версий: они образовались из-за разрушения одного крупного фрагмента. Тем не менее то, как они точно следуют изгибам поверхности, разместившись прямо в ней, представляет собой хорошую головоломку.
С объективом такого диаметра удастся рассмотреть лунные образования размером до 1,5 км. Например, можно постараться разглядеть на дне кратера Платон более мелкие кратеры, хотя бы пять самых крупных из них. На склонах валов многих молодых ударных кратеров начинает проглядываться некая структура – последствия оползней.
Зачастую увиденным в телескоп хочется с кем-то поделиться, и лучшее решение – сделать фото интересующего объекта на Луне.
Способов астрономической фотографии достаточно много, самый простой: к окуляру прислонить телефон, веб- камеру или зеркальный фотоаппарат и сделать фото. Однако в какой-то момент качество этих снимков перестанет удовлетворять, и, чтобы его повысить, придется подойти к этому вопросу более основательно.
Чем меньше на пути к фотоматрице различных оптических поверхностей – линз, призм и зеркал, тем меньше искажений вносится в конечное изображение и тем больше деталей будет на нем видно. Поэтому любители астрономии зачастую используют специальные «астрономические» камеры, имеющие удобный типоразмер и без труда фиксирующиеся в окулярном узле телескопа. В них нет линз, на пути матрицы стоит только просветленное стекло, выполняющее скорее защитную функцию и функцию инфракрасного фильтра, если матрица цветная.
После замены обычной камеры на «астрономическую» придется также немного изменить подход к получению изображений. Если попробовать сделать одиночный снимок такой камерой, то он все равно будет содержать в себе много шумов и, скорее всего, будет не совсем четким, особенно при плохих условиях астрономической видимости. Для решения этой проблемы была разработана технология сложения кадров. Заключается она в следующем: вместо одиночного кадра снимается видеоролик, содержащий в себе несколько тысяч кадров интересующего объекта (важно, чтобы объект на протяжении съемки всегда находился на одном и том же месте, примерно в центре кадра). Каждый кадр несет в себе уникальную полезную информацию о снимаемом объекте: на каком-то кадре по причине атмосферных искажений будет плохо видна одна деталь, но хорошо видна другая, и наоборот. Чем больше кадров, тем больше деталей получится проявить в итоговом изображении.
Готовая видеозапись разбивается на кадры, однако делается это не вручную: существует свободно распространяемое программное обеспечение, позволяющее удобно и эффективно работать с подобными астрономическими видеороликами. Хорошими примерами служат программы AutoStakkert! и RegiStax. Они помогают отсортировать полученные кадры по убыванию качества и резкости. Лучшие 20–40 % кадров всего видеоролика выбираются для последующего сложения. Во время этой процедуры составляется всего один кадр, вобравший все самое лучшее из складываемых кадров и имеющий оптимальное соотношение сигнал/шум.
На этом процедура обработки не заканчивается, поскольку полученный кадр настолько размытый, что может показаться, что сложение сделало все только хуже. Но не стоит отчаиваться, изображение легко можно улучшить с помощью фильтра Гаусса и вейвлет-преобразования. Эти инструменты доступны также во многих программах, например в уже упомянутом RegiStax. Процесс повышения четкости изображения в большинстве своем творческий, и нужно знать меру, так как можно вытянуть в изображении нежелательные шумы, артефакты и сделать его попросту неестественным.
Надо отметить, что подобные приемы позволяют частично обойти искажение атмосферы, но они не повышают разрешающей способности оптики. Поэтому даже миллион снимков Луны не позволит вам рассмотреть следы астронавтов Apollo без 200-метрового телескопа.
Почему самые большие телескопы земли почти не снимают Луну?
КРАТКИЙ ОТВЕТ: Снимают, но довольно редко, потому что у них есть много работы по наблюдению дальних объектов Вселенной, а Луну изучают с окололунных космических аппаратов. В любом случае наземные телескопы не в состоянии увидеть лунные модули и следы людей из-за недостаточных размеров этих объектов и по причине атмосферного искажения изображений.
На сегодняшний день ни один наземный телескоп и даже космический телескоп Hubble не могут рассмотреть оборудование, оставленное человеком на Луне. Причина в том, что следы, оставленные астронавтами, слишком мелкие, чтобы их рассмотреть с расстояния почти 400 000 км. Самые «мощные» наземные и околоземные телескопы, конечно, снимают Луну, но делают это так редко, что кажется – будто никогда.
Интерес крупных наземных обсерваторий к Луне и правда невысокий. Причина в том, что внимание современной астрономии обращено намного дальше околоземного пространства. Астрономы ищут планеты у других звезд, наблюдают взаимодействие и слияние нейтронных звезд, пытаются уловить темную энергию и темную материю… Нельзя сказать, что большие телескопы совсем не смотрят на Луну. Естественный спутник Земли иногда становится испытательным полигоном для отработки каких-либо астрономических методов, которые потом используют на других, более удаленных целях.
Один из крупнейших наземных телескопов – европейский Very Large Telescope в Чили – лишь однажды смотрел на Луну – в 2002 году. Этот наземный инструмент представляет собой комплекс из нескольких оптических телескопов в отдельных башнях. Четыре самых больших телескопа Very Large Telescope имеют диаметр главного зеркала около 8 м и систему адаптивной оптики, позволяющую компенсировать искажающее влияние земной атмосферы. Сама же обсерватория находится в горном и пустынном регионе Анд. Несмотря на диаметр телескопа, превосходящий диаметр космического телескопа Hubble (2,4 м), и адаптивную оптику, возможности VLT в 2002 году уступали возможностям Hubble. Наблюдения Луны проводились одним из четырех больших телескопов VLT с испытательными задачами: ученые хотели определить оптические характеристики и возможности своего нового инструмента. Оптику навели на область Луны в районе кратера Тарунций – в стороне от мест каких-либо прилунений. Разрешение снимка получили около 130 м, т. е. лунного модуля Apollo телескоп также не увидел бы, даже если бы попытался.
Кратер Тарунций в съемке Very Large Telescope. ESO
В 2009 году NASA провело операцию разведки залежей воды на дне лунного кратера у южного полюса. Двухтонный ракетный разгонный блок Centaur врезался в донную часть затененного кратера Кабео, поднял облако пыли и газа, а наземные телескопы и спектрометры попытались определить содержание воды в выброшенном материале. В этом исследовании приняли участие несколько самых крупных телескопов мира, расположенных на Гавайях: 10-метровый телескоп Keck II, 8,2-метровый Subaru и 8,1-метровый Gemini North. Все они направили свои зеркала к южному полюсу Луны, чтобы увидеть падение ракетной ступени.
Разгонный блок Centaur ни один из наземных телескопов рассмотреть не мог, но ученые надеялись увидеть более масштабную вспышку, которую он должен был оставить при ударе о поверхность Луны на скорости 2,5 км/с. Но на полученных фотографиях рассмотреть вспышку удара не удалось. По расчетам она оказалась в 100 раз бледнее, чем окружающая лунная местность, ярко освещенная солнцем. Для нас данное исследование интересно самим фактом наблюдения Луны самыми крупными наземными обсерваториями.
Южный полюс Луны в съемке телескопа Keck II. W. M. Keck Observatory
Так, телескоп Keck II сумел рассмотреть приполярную область Луны в разрешении примерно 300 м. Телескопу с чуть меньшим диаметром – Gemini North – удалось получить более детальную картинку, рассмотрев примерно вдвое больше подробностей на поверхности, однако это все равно 150 м, что намного превосходит размеры оставленных на Луне модулей.
Южное приполярье Луны в съемке телескопа Gemini North. Gemini Observatory
Обращают свои антенны к Луне и радиотелескопы. Например, один из самых больших радиотелескопов мира, Arecibo, использовали для облучения естественного спутника Земли радиоволнами, а отражение принял стометровый телескоп обсерватории Green Bank. Для улучшения детализации изображений наблюдение провели во время суперлуния 2014 года, когда Луна была на минимальном расстоянии от Земли. В результате слаженной работы этих телескопов удалось увидеть Луну в необычном «свете», рассмотреть многие детали поверхности: геологические слои, потоки лунной лавы, подробности строения морей – и даже проникнуть под грунт на глубину в несколько метров. Однако разрешение радарных снимков получилось всего 0,75 км, т. е. никаких следов людей это исследование выявить не могло.
Море Ясности в радиозондировании телескопами Arecibo и Green Bank Telescope. NRAO
В конце 1960-х годов в Советском Союзе на Кавказе радиоастрономы начали возведение уникального телескопа с диаметром антенны 600 м – РАТАН-600. Во второй половине 1970-х годов он начал действовать и занялся изучением близких и дальних объектов, в том числе и Луны. Советские радиоастрономы обнаружили на ее видимой стороне пять заметных источников радиоизлучения. После некоторого недоумения, пришло понимание: это излучение американских систем длительного исследования Луны, оставленных экипажами Apollo 12, 14, 15, 16 и 17. Блоки приборов лунных экспериментов Apollo Lunar Surface Experiment Package (ALSEP) обеспечивались электропитанием от радиоизотопных термоэлектрических генераторов SNAP-27, которые позволяли приборам работать несколько лет после завершения пилотируемых полетов. Передача научной информации от сейсмометров, магнитометров, термометров, датчиков пыли, космической радиации и других приборов и наблюдалась советским радиотелескопом как излучение с поверхности Луны. Эксперимент ALSEP остановили в 1977 году, и с тех пор оттуда исчезли помехи для телескопа РАТАН-600.
В настоящее время на Земле самый большой действующий оптический инструмент – это Большой Канарский телескоп с главным зеркалом диаметром 10,4 м. Его характеристики также не позволят увидеть следы людей или лунные модули, впрочем, он и не пытался.
Сегодня начато строительство выдающегося астрономического инструмента: телескопа ELT (Extremely Large Telescope, Чрезвычайно большой телескоп) в Чили. Диаметр его главного зеркала будет достигать 39,3 метра. На Гавайях планируется строительство Тридцатиметрового телескопа (Thirty Meter Telescope, TMT), правда, со стройкой возникли проблемы неастрономического характера: местные островитяне не поддержали строительство.
Возможности этих будущих телескопов должны значительно превосходить предшественников. Если реальное разрешение будет соответствовать расчетному, то на Луне они смогут рассмотреть детали размером от 10 м. Это позволит увидеть самые большие рукотворные изделия на поверхности Луны в виде одной или нескольких точек.
Правда, для ELT и его будущих «одноклассников» могут возникнуть проблемы технического характера: Луна довольно сильный источник света и может быть слишком яркой для принимающих приборов обсерваторий.
Пока ELT строится, мы можем задуматься: почему существующие телескопы так редко смотрят на Луну?
Как уже упоминалось, современных астрономов и астрофизиков интересуют объекты и процессы, проходящие в дальнем космосе – у других звезд и в других галактиках. Иногда телескопы смотрят и на объекты Солнечной системы, но в особых случаях, например на Марс во время наиболее тесных сближений с Землей, на приближающиеся кометы или астероиды. Астрономам интересны редкие события в Солнечной системе – вроде падения кометы на Юпитер или разрушения астероидов.
Проекты телескопов ELT и TMT. ESO, TMT International Observatory
С точки зрения астрономов, Луна довольно спокойный объект и, самое главное, достаточно изученный. Естественный спутник Земли является самым изученным космическим телом после нашей планеты, и сегодня его продолжают исследовать при помощи окололунных спутников. Космические аппараты на низких окололунных орбитах способны рассмотреть Луну намного подробнее, чем это делают самые мощные телескопы Земли. То есть ученые не утратили интереса к Луне, но ее исследование продолжают планетологи и геологи при помощи окололунных спутников, спускаемых аппаратов и луноходов. Даже собранный 50 лет назад грунт продолжает исследоваться и приносить открытия. Астрономы же используют самые эффективные оптические средства для более далеких загадочных и неизученных областей Вселенной, а Луна только мешает этому своим ярким ночным светом.
А если на Луну взглянуть в космический телескоп Hubble?
КРАТКИЙ ОТВЕТ: Hubble неоднократно фотографировал Луну, и в том числе места посадок Apollo. Увидеть модули он не мог из-за физических ограничений – размера телескопа и расстояния до Луны, но само место посадки увидел.
Наземные телескопы редко проявляют интерес к Луне. Даже если бы они захотели рассмотреть ее – помешает земная атмосфера. Но в космосе летает астрономический гигант – телескоп Hubble; он над Землей, а значит, ближе к Луне, но главное – ему не мешает атмосфера нашей планеты. Что же он может увидеть?
Околоземный космический телескоп Hubble является на сегодня самым большим оптическим телескопом на орбите Земли и одним из самых производительных астрономических инструментов. За свою 30-летнюю историю он получил тысячи изображений Вселенной, но всего лишь несколько раз разворачивал свои камеры на Луну. Однажды это оказалось напрямую связано с программой Apollo.
Долина Таурус-Литтров – место посадки Apollo 17 – в съемке телескопа Hubble. NASA/ESA
Сравнение снимков места посадки Apollo 17, сделанных телескопом Hubble и окололунным космическим аппаратом LRO. Точное место прилунения в центре белого круга. NASA, ESA
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.
Поделиться книгой: