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.

SMART-1

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.

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 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).

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.

Chang'e 1 и 2

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.

Наконец, сравнительно недавно, в 2018 году, Китайское космическое агентство опубликовало полный банк данных, собранных космическими аппаратами Chang'e 1, 2 и 3. В том числе и картографические снимки Луны от зонда Chang'e 2 разрешением 7 м! Такая детализация позволяет рассмотреть лунные модули размером 10 м, пылевое гало от воздействия ракетных двигателей и наиболее вытоптанные участки местности.

Снимки Chang'e 2 сделаны в разное время лунных суток, и для поиска мест прилунений хуже всего подходит полуденное время, когда модули практически не отбрасывают тени и сливаются с фоном. Apollo 11 сняли именно в это время.

Зато при высоком солнце наиболее контрастно выделяются следы человеческих ног и колес луномобилей LRV. Хотя китайские аппараты не могли рассмотреть узкую цепочку следов, но места, где люди много работали, например в месте установки флага или научных приборов ALSEP, уже можно рассмотреть. Также в месте посадки Apollo 11 можно рассмотреть светлую полосу трассы финального этапа полета лунного модуля (с востока на запад), когда двигатель уже воздействовал на поверхность, но корабль сохранял горизонтальную скорость.

Утреннее или вечернее боковое освещение позволяет лучше рассмотреть контрастную черную тень на светлом грунте. Самый светлый грунт оказался в месте прилунения Apollo 16, благодаря контрасту снимок его Chang'e 2 стал самым детальным из всех мест посадок, увиденных китайскими аппаратами.

Кроме модуля Apollo 16, восточнее на снимке можно рассмотреть темное пятно, которое соответствует стоянке луномобиля LRV. Также виден участок треугольной формы наиболее потревоженного ногами астронавтов грунта — там, где устанавливали блок научных приборов ALSEP и сейсмометр.

Chandrayaan-1

Индийский космический аппарат Chandrayaan-1 стартовал в конце 2008 года и проработал десять месяцев. Он занимался геологическим картографированием поверхности в разных спектральных диапазонах, радарным зондированием, измерением радиации, но и обычная черно-белая (панхроматическая) камера у него имелась. Можно сказать, камер было даже три: одна вела съемку непосредственно под спутником, а две смотрели под углом 25 градусов к местности вперед и назад. Такая съемка с угловых ракурсов позволяет создавать трехмерные модели ландшафтов. Разрешение снимков индийской Terrain Mapping Camera ожидалось 5 м с высоты 100 км, при этом ширина полосы снимка достигала 20 км.

К сожалению, программа полета Chandrayaan-1 прервалась раньше запланированного срока, поэтому аппарат не закончил картографирование местности, но несколько мест посадок по программе Apollo попало в объективы его камер.

Через полтора месяца после выхода Chandrayaan-1 на штатную 100-километровую орбиту он пролетел над местом посадки Apollo 15 и сделал три кадра с разрешением до 10 м. Этого было недостаточно, чтобы увидеть отдельные следы, оставленные астронавтами или луномобилями, но индийские ученые обратили внимание на гало вокруг посадочной ступени, которое «сдул» ракетный двигатель лунного модуля.

Если провести более пристальное сравнение снимков индийского аппарата и американского LRO, то можно заметить и другие признаки человеческого присутствия в этой местности. Темным пятном выделяется район установки научных приборов ALSEP, включая сейсмометр. Кроме этого, два ярких пикселя соответствуют двум элементам экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ), которые были сорваны с нижней ступени лунного модуля при старте корабля. Их размер меньше 10 или даже 5 м, но они видны благодаря удачному блику, отброшенному в камеры Chandrayaan-1.

Один из этих фрагментов ЭВТИ (западнее модуля) — теплозащитное «одеяло», которое укрывало внешний блок инструментов MESA (Modular Equipment Storage Assembly) на лунном модуле. Теплоизоляция была снята астронавтами при распаковке инструментов и отброшена ракетными газами при старте с Луны. Ее полет виден в записи из иллюминатора стартующего корабля.

Более детально Chandrayaan-1 сумел рассмотреть место посадки Apollo 14. За исключением съемки американского LRO, на сегодняшний день это самое качественное изображение места посадки Apollo. На снимке можно рассмотреть темное пятно лунного модуля и тропинки, проложенные астронавтами. Хотя разрешение снимка не превышает 5 м, наиболее контрастные области можно рассмотреть, даже если они меньше. При высадке Apollo 14 еще не было луномобиля LRV, но для повышения мобильности и эффективности исследования применяли дополнительную тележку MET (Modular Equipment Transporter). Видимо, благодаря ей, а также светлому цвету лунного грунта на снимке удается рассмотреть участки, где перемещались астронавты. Сравнивая снимки Chandrayaan-1 и LRO, можно увидеть не только наиболее интенсивно вытоптанную область между лунным модулем и научными приборами, но место установки телекамеры и две тропинки в восточном направлении.

На индийском снимке места прилунения Apollo 14 особое внимание стоит уделить двум светлым пикселям, которые соответствуют двум наиболее заметным научным приборам: сейсмометру и лазерному уголковому отражателю (ретрорефлектору). Сами приборы всего около метра в поперечнике, но один покрыт блестящей «фольгой» экранно-вакуумной теплоизоляции, а второй содержит множество зеркал, которые эффективно отражают свет, если он падает под определенным углом.

Любопытно, что лазерный ретрорефлектор — это прибор, который продолжает работу до сих пор: исправно возвращает фотоны, посланные в него лазерным лучом с земных обсерваторий, позволяя уточнять расстояние до Луны с точностью до сантиметра, хотя оседающая пыль постепенно снижает эффективность подобных приборов. Всего на естественном спутнике Земли пять ретрорефлекторов: три установлены астронавтами Apollo, два находятся на борту советских «Луноходов».

Kaguya (Selene)

Японская Kaguya стартовала в 2007 году и несла солидный арсенал научных приборов, были даже две телевизионные камеры, которые сняли прекрасные виды полета по окололунной орбите. Несла Kaguya и картографическую камеру Terrain Camera, которая занималась съемкой поверхности в панхроматическом диапазоне. Этой камере также удалось снять места посадки космических аппаратов Apollo, в том числе и Apollo 15, которому повезло оказаться на кадрах практически всех аппаратов с камерами.

Разрешение японской камеры было немногим лучше, чем у индийского аппарата, и примерно такое же, как у китайского. На изображении Apollo 15 от Kaguya мы также можем рассмотреть пятно на грунте, очищенном от верхнего слоя пыли. И в центре этого пятна можно увидеть черную точку. Сопоставляя расположение этой черной точки со снимками места посадки Apollo 15 от других космических аппаратов, можно сделать вывод, что мы видим тень, которую отбрасывает нижняя часть лунного модуля Apollo.

Снимок картографической камеры Kaguya имеет разрешение около 10 м, что в полтора-два раза хуже съемки индийского Chandrayaan-1. Однако можно рассмотреть темное пятно, совпадающее формой и расположением с вытянутой в северо-западном направлении тенью спускаемой ступени лунного модуля. Едва заметное темно-серое пятно восточнее модуля совпадает с расположением луномобиля LRV. А вытянутая на несколько десятков метров в северо-западном направлении узкая темная полоса соответствует следам, которые оставили астронавты, которые ходили между модулем и блоком научных приборов ALSEP.

Снимки всех мест посадок Apollo и других программ в гораздо более высоком качестве удалось получить только американскому космическому аппарату LRO.