Как выглядит темная сторона луны. Как делали фотографии обратной стороны луны. Разбор полёта Луны

2 января 1839 года французский фотограф и ученый Луи Дагер сделал первую фотографию Луны. После этого интерес к спутнику Земли только возрос, и многие профессионалы и любители усердно снимали это небесное тело. Мы расскажем о пяти фотографиях Луны, вошедших в историю.

Первую фотосъемку Луны произвел Луи Дагер 2 января 1839 года. Как известно, Дагер был одним из основоположников фотографии. Лишь в августе 1839 года широкой общественности был представлен процесс получения дагерротипа, то есть фотографического изображения. Публика увидела не очень качественное, по нынешним меркам, разумеется, черно-белое изображение Луны.

В 1840 году американский ученый Джон Уильям Дрейпер сделал четкий снимок спутника Земли, не имея при этом точных приборов слежения за небесными телами. Этот снимок продемонстрировал перспективы фотографии в науке. Фото не отличалось высоким качеством, однако давало общее представление о том, как выглядит Луна.

Дрейпер, 1840

Скрытая сторона Луны

В октябре 1959 года космический корабль Советского Союза «Луна-3» (третий корабль, успешно запущенный к Луне) впервые запечатлел обратную сторону Луны. Фотографии были зафиксированы и высушены на борту корабля, а затем возвращены на Землю. По сегодняшним стандартам снимки считаются довольно смазанными, однако они четко показывают резкое отличие скрытой части Луны от той, что видна с Земли. В частности, на снимке видны темные площади, которые называются лунными морями.

Обратная сторона луны, 1959

Лунный ландшафт

В апреле 1972 года экипаж космического корабля «Аполлон-16» с помощью шведской аппаратуры Hasselblad запечатлел ландшафт обратной стороны Луны. Снимок был сделан после того, как на темную сторону спутника Земли спустился американский корабль с Джоном Янгом в качестве командира экспедиции. На заднем плане виднеется голубая планета Земля, примерно половина которой скрыта тьмой.

Аполлон-16, 1972. Фото: NASA/ZUMA Press/Global Look Press

Фото Аполло 11

Еще одна фотография американских космонавтов стала культовой и прославилась на весь мир. Этот снимок сделали космонавты, которые в июле 1969 года впервые в истории совершили посадку на поверхность Луны. На снимке видна поверхность Луны со следами человеческого пребывания на ней. В центре снимка находится астронавт «Аполло-11» Базз Олдрин, который сопровождал знаменитого Нила Армстронга в прогулке по Луне. Эта фотография - одна из нескольких, на которых видно, как Армстронг идет по Луне - в данном случае Армстронг виден в отражении от скафандра космического костюма Олдрина.

Луна всегда повёрнута к Земле одной стороной - это связано с тем что за около 4,5 млрд лет существования системы Земля-Луна наш естественный спутник подвергся эффекту приливного захвата.

Площадь невидимой с Земли части составляет 41%, так как ещё 9% поверхности Луны мы можем видеть с определённым периодом благодаря лунной прецессии.

Такое воздействие в системе из нескольких небесных тел, когда более массивное тело так воздействует на более лёгкое посредством своих приливных сил, что лёгкое тело постепенно замедляет (или ускоряет) скорость своего вращения вокруг собственной оси сравнивая его частоту с частотой вращения вокруг тяжёлого тела. Лёгкое тело также влияет на более тяжёлое, но этот эффект оказывает меньше пропорционально различий в массе. Так скажем Луна своим гравитационным воздействием постепенно замедляет вращение Земли вокруг своей оси, удлиняя тем самым земные сутки на 1 секунду примерно за 3 тысячи лет, но при этом до приливного захвата Земли Луной требуется ещё несколько миллиардов лет, хотя Луна была захвачена уже довольно давно.

Если Луне всё-таки удастся осуществить гравитационный захват Земли (а для этого потребуется чтобы Солнце, превратившееся к тому времени в красного гиганта, нам в этом не мешало), тогда Луну можно будет наблюдать только с восточного или западного полушария Земли - в зависимости от того в какой момент остановится вращение. При гравитационном воздействии Луны на Землю выделяется энергия в виде морских и океанских приливов/отливов которые вызывают постепенную потерю Луной кинетической энергии, что вызывает её удаление от нас на 38 мм в год. С гравитационным захватом Земли на ней прекратятся приливы и отливы, а Луна практически перестанет от нас удаляться - так как единственным источником потери энергии Луной станут гравитационные волны, мощность излучения которых от системы Земля-Луна весьма мала (около 0,2 мкВт).

История исследования обратной стороны Луны

Испокон веков людей привлекали неизведанные уголки Земли:

Гравюра Фламмариона 1888 года изображающая средневекового пилигрима добравшегося до края Земли и заглянувшего за небесный свод.

И хотя экспедиция Магеллана ещё в 1522 году доказала, что никакого края Земли не существует, а с достижением Эдмундом Хиллари и Тенцингом Норгеем 29 мая 1953 года вершины Эвереста - на Земле почти не осталось белых пятен, но практически вся Солнечная система для нас оставалась загадкой до полёта 4 октября 1957 года, когда началась космическая эра. Таким образом взоры исследователей с Земли направились на Солнечную систему и ближайшей целью в ней стала Луна, а наиболее привлекательным местом на ней - была её обратная сторона, которая всегда скрыта от земного наблюдателя.

Первые снимки обратной стороны Луны сделала станция Луна-3, которая была запущена 4 октября 1959 года - ровно спустя два года после запуска Спутника-1. Станции потребовалось 3 дня чтобы добраться до Луны, а затем начался ещё более сложный этап - Луне-3 требовалось сфотографировать поверхность, точную отражающую способность которой достоверно не мог предсказать никто. Поэтому электронные камеры (только начинающие своё развитие) отпадали, оставалась только фотоплёнка. Для того чтобы точно получить качественные снимки, фотографирование происходило двумя объективами с фокусным расстоянием в 200 и 500 мм и выдержкой от 1/200 до 1/800 секунды с шагом 1/200. За 40 минут съёмки было сделано 29 снимков, покрывающих 70% всей поверхности обратной стороны Луны, после проявки они передавались на Землю с помощью камеры бегущего луча.

Всего на Землю удалось передать 17 фотографий, 6 из которых в дальнейшем были обнародованы. Также 6 ноября 1960 года был опубликован «Атлас обратной стороны Луны» в который вошло 500 отдельных деталей лунной поверхности (Международным астрономическим союзом названия деталей поверхности обратной стороны Луны были утверждены 22 августа 1961 года). Специально для этой станции была произведена фототелевизионная система «Енисей» делавшая снимки и передававшая их на Землю, а также система «Чайка», осуществлявшая ориентацию по Солнечному и Лунному датчику, что сделало Луну-3 первым в мире ориентированным по 3 осям аппаратом.

Обратная сторона Луны. Снимок полученный станцией Зонд-3

По программе съёмок обратной стороны Луны было запущенно ещё два аппарата, но оба они не смогли выйти на орбиту Земли. Получить снимки обратной стороны Луны лучшего качества удалось только станции Зонд-3, которая была запущена 18 июля 1965 года. Переданные этой станцией 25 снимков имели разрешение в 860×1100 пикселей и были гораздо качественнее, что позволило составить новый атлас, покрывающий уже 95% лунной поверхности и имеющий 4000 деталей.

Беспилотная часть лунной программы США в этот момент была практически полностью направлена на обеспечение пилотируемых полётов (посадки которых были назначены на видимую часть Луны). Так что достижения США по изучению обратной стороны Луны в первой половине 60-х были не велики. Например, попадание в эту область Луны Рейнджера-4, который должен был сделать её снимки. Но из-за отказа радиоаппаратуры главным достижением этой миссии стало только то, что впервые в мире объект, созданный человеком достиг поверхности обратной стороны Луны. Полноценную съёмку данной области удалось сделать только пятому аппарату из программы «Лунар орбитер» запущенному в конце 1967 года - тогда, когда места будущих посадок «Аполлонов» были уже отсняты и учёным был дан карт-бланш на съёмки тех областей Луны, которые их более всего интересовали.

Топографическая карта Луны, видимой (слева) и обратной стороны (справа). Синим цветом на карте изображаются низменности, красным цветом изображены возвышенности.

Кратер Циолковский (на обратной стороне Луны) был предложен учёными как возможное место посадки Аполллона-18, а после отмены этой миссии - как место для посадки Аполллона-17. И хотя эту позицию также отстаивал единственный учёный побывавший на Луне (как раз в ходе этого последнего полёта Аполлона-17) геолог Харрисон Шмитт - это место для посадки посчитали слишком опасным и отказались от него в пользу долины Таурус-Литтров (которая возможно принесла учёным даже больший сюрприз, раскрыв следы вулканической деятельности).

Особенности строения и достопримечательности

Обратная сторона Луны имеет более плотную концентрацию кратеров, чем видимая сторона. Так как Земля покрывает только 0,1% от неба на видимой стороне Луны, то версия с защитой Землёй видимой стороны считается маловероятной. На данный момент основной версией такого положения считается то, что гравитационное воздействие Земли вызывало в прошлом более активные геологические процессы на видимой стороне Луны, нежели на обратной. Вытекавшая в таких процессах лава закрывала собой кратеры на видимой стороне Луны, в то время как кратеры на обратной стороне остались практически не тронутыми.

Будущие исследования и возможность использования

Не имеет обратной (темной) стороны – в течение одного месяца Солнце освещает всю поверхность Луны равномерно. Луна не видна с Земли невооруженным глазом, когда оказывается расположенной между Землей и (новолуние). Но ее обратная сторона при этом полностью освещена.

Представленная выше фотография была сделана космическим аппаратом «Галилео». Это произошло в тот момент, когда он пролетал мимо Луны в 1990 году. Аппарат мог наблюдать поверхность Луны под таким углом, который невозможен с Земли. И все из-за того, что одна и та же сторона Луны всегда обращена в сторону Земли.

Конечно весьма некорректно говорить о передней или обратной стороне сферического тела (например, Луны). Это все равно что спросить – на какой стороне футбольного поля находится фронт? Однако на самом деле мы всегда видим лишь одну и ту же сторону, или ту же половину , которая обращена к Земле, поэтому эту половину часто называют «передней» стороной.

Обратная сторона Луны никогда не видна с Земли

В чем же причина этого удивительного явления? Точно так же, как Луна вызывает отливы и приливы на Земле из-за гравитационного притяжения, Земля с массой примерно в 81 раз больше, чем у Луны, оказывает на нее, соответственно, еще большее воздействие. У Луны нет жидких океанов, которые могли бы быть перемещены. Но гравитационная сила Земли достаточно велика, чтобы иметь возможность слегка деформировать Луну.

Это, в свою очередь, замедляет вращение Луны вокруг своей оси. В конечном счете это замедление приводит к так называемому «связанному вращению». Луна начинает вращаться вокруг своей оси за то же время, которое требуется ей, чтобы облететь один раз Землю. И в результате одна и та же сторона Луны всегда оказывается обращенной к Земле.

В прошлом было много сумасшедших предположений о том, что могло бы скрываться на обратной стороне Луны. То есть на той стороне, которая всегда обращена к Земле. Это были и базы , и секретные объекты земных военных и многое другое.

В 1959 году советский лунный зонд «Луна – 3» сделал первые снимки обратной стороны Луны. Первыми людьми, которые увидели ее своими глазами, были астронавты космического корабля Аполлон – 8. Это произошло в 1968 году. Неудивительно, что никаких инопланетных космических кораблей или внеземных лунных баз обнаружено не было.

Загадки и тайны мироздания издавна не дают покоя людям. Желание во что бы то ни стало разгадать то, что скрыто от глаз человеческих, толкает к совершению научных открытий, построению гипотез и поиску их подтверждения.

Одной из таких тайн стала темная сторона Луны – извечной спутницы Земли. Мало кто задумывается о том, что Луна всегда повернута к Земле одним боком. А что же там, на другой стороне? Первой попыткой советских ученых приблизится к поверхности Луны, стал запуск межпланетной станции «Луна-1» в 1959 году. Однако в расчетах оказалась ошибка, и прилунения станции не свершилось.

Тем не менее, отсутствие результата – тоже результат: неудача подстегнула ученых, которые не стали довольствоваться лишь информацией об отсутствии значительного магнитного поля у Луны. Ошибку исправили, и «Луна-2», первая в мире автоматическая межпланетная станция, оказалась на поверхности Луны. Кроме исследовательского оборудования, станция «Луна-2» несла вымпел с изображением герба СССР.

Третью станцию снабдили фото- телеустановкой, благодаря которой на Земле стало возможным получение снимков со скрытой стороны спутника. Это был прорыв, очередной шанс утереть нос американцам, которые работали в том же направлении и пока не смогли добиться успехов. Советский Союз, подтверждая прежние успехи, получил вознаграждение за тяжелый труд ученых. Фотографирование невидимой стороны загадочной спутницы нашей планеты проводилось не в момент наибольшего сближения, как это планировалось сначала, а в условиях наилучшей освещенности.

Система ориентации «Луна-3», включающая в себя оптические датчики, устройства, реагирующие на изменение угла ориентации, управляющие двигатели, логические электронные устройства еще на шаг продвинула СССР вперед. Система ориентации включалась сигналом с Земли, и в этот момент изучаемая планета находилась по отношению к станции в фазе полнолуния. С помощью датчиков системы ориентации станция «определяла» положение по отношению к Солнцу и направляла объективы фотооборудования в сторону Луны.

Для съемки использовали фотоаппарат с двумя объективами, имеющими разное фокусное расстояние, снимки делались с различной длиной выдержки. Для того чтобы соотнести снимки с имеющимися данными, часть из них совмещала скрытую и видимую часть Луны. Поверхность Луны снималась с помощью пленочного аппарата, снимки обрабатывались на станции автоматически.

Отсканированные снимки принимались на Земле при помощи специально сконструированного оборудования. Первые изображения принимались пунктом измерения и управления, который располагался близ Симеиза, в Крыму. Резервный пункт находился на Камчатке. Передача информации осуществилась сразу же после съемки, а потом станция на связь выходить перестала. Существует предположение, что разрядились батареи, а может быть, причиной потери связи стало попадание небольшого метеорита.

Что же скрывала «темная сторона» Луны?

Конечно же, претендовать на высокое качество полученных снимков не приходилось, уровень используемой аппаратуры не отвечал поставленным задачам, но, тем не менее, для изучения темной стороны Луны, передаваемые снимки весьма способствовали. В частности, стало известно, что на скрытой стороне Луны «морей» немного, а преобладают горы.

Помимо «морей» - больших областей, залитых базальтовой лавой, которые берут свое начало на видимой стороне планеты, было обнаружено еще Море Мечты и Море Москвы, да и то, их размеры не идут ни в какое сравнение с «морями» обратной стороны. А ведь по представлениям ученых, изучающих это небесное светило, «моря» должны были опоясывать планету вдоль всей поверхности!

Исследования Луны

В связи с тем, что более активно и результативно велись именно советскими учеными, большинство объектов лунного ландшафта носят соответствующие названия: Гагарин, Королев и другие.

На сегодняшний день в интернете опубликовано большое количество фотоснимков, составленных из отдельных изображений, . Более того, американцы сделали утверждение о нахождении на Луне следов древней разрушенной цивилизации. Причем цивилизация эта имела очень высокий уровень развития, якобы, найдены руины разрушенных городов с каменными замками и стеклянными постройками. И самым потрясающим стало заявление об обнаружении на Луне технологии антигравитации.

Каталог лунных аномалий увидел свет еще во второй половине прошлого века, и с тех пор количество гипотез о возможной жизни на Луне неумолимо растет. За Луной наблюдают в телескопы с огромным зумом, прибором, обеспечивающим многократное увеличение. Луна – единственная планета, на которую высадился человек. И хотя прямых контактов с инопланетянами не зарегистрировано, загадок и догадок на эту тему существует множество. Это – благотворная пища для мечтателей и фантастов, а ученые, между тем, ищут в освоении Луны иную выгоду.

На сегодняшний день, когда вся поверхность луны сфотографирована и , всерьез идет речь об освоении и даже колонизации спутника Земли. На Луне обнаружены залежи полезных ископаемых. В верхнем слое грунта накапливается гелий 3 – редкий и крайне полезный изотоп, который может послужить в качестве топлива для термоядерных реакторов. Луна привлекательна для развития металлодобычи и металлообработки, литейного производства, электроники.

Кроме того, на Луне слабая гравитация (гравитация Луны в шесть раз слабее земной) и отсутствие атмосферы, что открывает новые горизонты для научных исследований. Первостепенные задачами лунной научной программы может стать изучение строения лунной коры, построение предположений и гипотез о возникновении Солнечной системы. Самой ближайшей задачей становится , которая станет отправной точкой для дальнейшего изучения Луны, и кто знает, может быть, с нее начнется и лунный туризм?

Нет, сегодня не очередная памятная дата, относящаяся к какому-либо достижению в исследованиях космического пространства. На Хабре на днях публиковалась история аппарата «Луна-1», в связи с чем стоит вспомнить, наверное, один из наиболее известных космический аппаратов - «Луна-3».

Дело в том, что именно этот советский космический аппарат получил снимки обратной стороны луны. Случилось это 7 октября 1959 года, в 6 часов 30 минут утра (московское время).

Двумя объективами (фокусные расстояния 200 и 500 мм) получилось заснять около половины поверхности Луны (при этом 2/3 снимков - обратная сторона Луны) с расстояния около 67000 км. Стоит отметить, что съемка проводилась с выдержкой 1/200, 1/400, 1/600 и 1/800. Снимки проявлялись непосредственно на борту аппарата боевыми роботами, после чего изображения передавались при помощи специфической фототелевизионной системы на Землю. Система называлась «Енисей», а съемка велась камерой бегущего луча, с прямой передачей данных на Землю. Принимались изображения на временном пункте в Крыму (гора Кошка). Был и резервный пункт, размещенный на Камчатке.

Вот такой сложный путь проделал аппарат для того, чтобы достичь точки, оптимальной для получения снимков.

На Землю удалось передать всего 17 «отсканированных» изображений, после чего связь с космическим аппаратом была потеряна. Ну, а чуть позже, через полгода, устройство сгорело (планово) в атмосфере Земли, со всеми снимками и аппаратурой.

Тут интересный момент - съемка проводилась не на советскую, а на американскую пленку, которая была найдена в американской же аппаратуре (насколько можно понять, аппаратуру снимали с американских разведывательных аэростатов, которые проводили аэрофотосъемку территорий СССР. Аппараты либо сами приземлялись, в результате сбоя/поломки, либо их сбивали). Так вот, отечественная пленка, как оказалось, не соответствовала техническим требованиям при съемке Луны, поэтому была использована (втайне от начальства) зарубежная «шпионская» фотопленка шириной 35 мм.

К сожалению, уровень шумов при передаче данных был весьма высоким, поэтому качественными эти фотографии назвать нельзя. Но именно они добавили много данных к информации о Луне, а также позволили СССР получить право на наименование новооткрытых объектов на обратной стороне Луны.

Кстати, снимки, полученные «Луной-3», можно видеть на сайте NASA (да, именно NASA),