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.

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.

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.

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.

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.

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.