Внедрение фотографии в астрономию в XIX в. во многом напоминало появление телескопа в XVII в., поскольку и то и другое выявило много нового и совершенно неожиданного. Первые фотографии Солнца и Луны почти сразу же продемонстрировали степень детализации, потребовавшую бы многих часов тщательного рисования от руки. С течением времени и по мере роста чувствительности фотографические пластинки регистрировали все более тусклые объекты, и к концу столетия удалось совершить множество открытий, которые невозможно было бы сделать без помощи фотографии. Однако не стоит забывать: даже до того, как стали доступны надежно работающие фотографические процессы, было известно, что часть материалов чувствительны к свету, невидимому для человеческого глаза, и некоторые из новых деталей можно объяснить с этих позиций.

История фотографии гораздо более продолжительна, чем история телескопа. С давних времен считалось общеизвестным, что под действием солнечного света одни вещества могут обесцвечиваться, а другие – темнеть. Многие химики XVII и XVIII вв. (в их числе Джозеф Пристли [1772], Карл Вильгельм Шееле [1777] и Жан Сенебье [1782]) открывали химическое воздействие света, в том числе света различных цветов. В 1802 г. Гемфри Дэви опубликовал отчет об экспериментах Томаса Уэджвуда по методам копирования рисунков или картин, сделанных на стекле или коже, на бумагу, обработанную нитратом или хлоридом серебра. Он не располагал средством, позволившим бы закрепить их. Первый реальный прогресс наступил только после десятилетий экспериментов, проводимых Жозефом Нисефором Ньепсом из Шалон-сюр-Сона (Франция). Камера-обскура или затемненная комната с небольшим отверстием или линзой, через которые изображение отбрасывалось на находящийся в ней экран, стали впоследствии почти повсеместно использоваться для целей демонстрации и произведения впечатления, а также как вспомогательное средство для изготовления набросков. В течение долгого времени Ньепс изо всех сил старался изготовить камеру, способную получать изображение на пластине, которую можно было бы использовать в печати. Он получил свои первые относительно удачные изображения в 1816 г., хотя нет сомнений в том, что они не удовлетворяли его первоначальным запросам.

В 1829 г., продолжая экспериментировать, он вступил в официальное партнерство с театральным декоратором и шоуменом с похожими интересами Луи Жаком Манде Дагером. Тут есть место для бесконечных споров по поводу ясных причин их многочисленных процессов, кто был ответственен за них и кому принадлежал приоритет в этом открытии; к тому же ситуация усугубилась после работ Уильяма Генри Фокса Тальбота, в 1835 г. вполне независимо получавшего в Англии крошечные негативы. Друг Тальбота Джон Гершель также имел свой серьезный интерес, и в числе прочего посоветовал ему использовать закрепитель (тиосульфат натрия), который в то время назывался гипосульфитом, как фиксирующее средство. (На счету Гершеля изобретение фотографических терминов «позитив» и «негатив», «моментальный снимок» и даже, в 1839 г., самого слова «фотография».) Благодаря использованию Дагером закрепителя, тот стал классическим фиксирующим средством. Для всего этого периода был характерен постепенный рост чувствительности – как человеческой, так и фотографической. Фокс Тальбот ни от кого не скрывал своих открытий, но запатентовал их и ожидал больших доходов, хотя его требования часто оспаривались. Однако именно Дагер (никогда не проявляющий особой чувствительности к правам своих соперников) сумел оказаться настолько предприимчивым, что донес фотографию до сознания всего мира, в значительной степени благодаря публикации ясного и доступного руководства, вышедшего на многих языках и во множестве изданий, которое рекламировало продаваемую им аппаратуру.

Точно так же как в астрономии для большой светосилы требуются максимальные входные отверстия, в фотографии время экспозиции может быть сокращено за счет увеличения апертуры. (Если быть точным, то относительной апертуры. Большинству читателей известно, что увеличение количества света, попадающего на пленку или прибор с зарядовой связью [ПЗС] в цифровой камере, достигается уменьшением параметра f/число. Последнее определяется как отношение фокусного расстояния линзы к диаметру ее действующей апертуры.) В 1840 г., в надежде максимизировать свет от объекта в соответствии с астрономической практикой Александр Уолкотт открыл в Нью-Йорке первую в мире портретную мастерскую, где использовалась камера с большим вогнутым зеркалом. Более важный поворотный момент наступил в том же году, когда венский математик Йозеф Пецваль изобрел сложную линзу с невероятно большой светосилой, равной f/3,6. До этого экспозиция обычно длилась в течение нескольких минут. Представление о возможностях новой линзы дает следующий факт: к 1841 г. венский фотограф смог сфотографировать парад при ярком солнечном свете с экспозицией в одну секунду.

Фотографирование самого Солнца требует, очевидно, гораздо более короткой экспозиции, чем упомянутая, и, действительно, Фуко и Физо в Париже в 1845 г. было очень трудно добиться в достаточной степени короткой экспозиции. Типовой рефрактор обладал фокальным отношением порядка f/8. О регистрации тусклых изображений звезд в течение долгого времени нечего было и думать, но несколько весьма грубых дагеротипов Луны получил Дж. У. Дрэпер в Нью-Йорке в 1840 г. В Кембридже, штат Массачусетс, в конце 1840‐х гг. Уильям Крэнч Бонд, первый директор обсерватории Гарвардского колледжа, совместно со своим сыном Джорджем Филлипсом Бондом (будущим директором этой обсерватории) провели серию фотографических экспериментов. Их 38-сантиметровый рефрактор делил право называться самым большим рефрактором в мире. Воспользовавшись этим, они получили гораздо более четкий дагеротип, чем Дрэпер – фотографию, сделавшую большую рекламу обеим наукам. Менее эффектной, но не для профессиональных астрономов, была их фотография звезды Вега. Десятилетием позже, в 1857 г., молодой Бонд продемонстрировал достоинства более современного коллодионного процесса, хотя он не первый, кто это сделал.

Так началась эпоха астрономической фотографии, обязанная в равной мере как любителям, так и профессиональным астрономам. Фотографии сравнимой ценности получил Уоррен де ла Рю, богатый производитель бумаги родом из Гернси (Англия) с широкими интересами в области химии и техники. На Большой лондонской выставке 1851 г. (в которой он и его отец входили в жюри) он увидел дагеротипы Луны, полученные Бондами. Он повторил их достижение, будучи лишенным такого преимущества, как их прекрасный телескоп; и затем, в 1853 г., все еще продолжая интересоваться Луной, он опробовал мокрый коллодионный процесс. Это не единственный вклад де ла Рю в астрономическую фотографию. Потребность в слежении за небесным объектом во время, по необходимости, долгой экспозиции означала слежение за ним с помощью телескопа, плавно приводимого в движение механизмом, а не руками. Де ла Рю в значительной мере усовершенствовал механизм, который позволял это делать. Чуть позже мы подробнее расскажем о его пионерской работе в области солнечной фотографии.

Мокрый коллодионный процесс был изобретен в марте 1851 г. скульптором Фредериком Скоттом Арчером. Он заключался в нанесении на стеклянную пластинку смеси иодида калия и коллодия, известного также как «пироксилин». Затем обработанная пластинка сенсибилизировалась в ванночке с нитратом серебра. Как на это указывает прилагательное «мокрый» в названии процесса, пластинки экспонировались непосредственно после сенсибилизации, что осложняло работу с ними, но их высокая чувствительность давала возможность регистрировать гораздо более тусклые детали, чем дагеротипы. Первая удачная попытка сфотографировать комету – комету Донати 1858 г. – была предпринята Уильямом Андервудом, который использовал коллодионную пластинку. Попытка Джорджа Бонда не удалась, его публично побил астроном-любитель. Андервуд числился в Доркингском почтовом отделении в Суррее (Англия) обычным «портретистом и фотографом». В 1870‐х гг. более совершенный белковый неувлажненный печатный процесс был специально улучшен другим британским любителем в целях содействия британской экспедиции для наблюдения прохождения Венеры в 1874 г.

Общее представление о прогрессе в области астрономической фотографии в ходе столетия можно получить, сравнивая характерную длительность экспозиции для земных объектов при ярком солнечном свете. Для оригинального дагеротипа она составляла сначала около получаса и редко достигала значений порядка пятой части этого времени. С использованием мокрых коллодионных пластинок она резко упала до 10 секунд, а для сухих коллодионных – до 15 секунд. «Сухие пластинки» со светосильной желатиновой эмульсией, которые научились получать в конце столетия, сократили экспозицию до примерно 1/15 секунды. Постепенно большие фотографические компании стали все охотнее принимать участие в поиске еще более чувствительных эмульсий, и здесь следует особо упомянуть о Ч. Э. Кеннете Меесе из компании Истмен Кодак в связи с его тесным сотрудничеством с астрономами в 1920‐х и 1930‐х гг.

В число важных вех последующих периодов входило развитие красно– и сине-чувствительных эмульсий, которые использовались между 1949 и 1957 гг. для получения 1800 фотографий, охватывающих северное небо до склонения –30°. При этом Национальное географическое общество Соединенных Штатов сотрудничало с Паломарской обсерваторией. По прошествии сорока лет эта задача была решена заново с еще более чувствительными эмульсиями; в ходе этого обзор пополнился и южным небом. В итоге удалось создать электронные средства усиления полученных изображений. В послевоенный период к фотографии подключилось телевидение; а после 1970‐х гг. стали повсеместно использоваться ПЗС, которые уступали место пленочной фотографии, только когда размер изображения был слишком большим, чтобы с ним мог справиться ПЗС. Сегодня есть ПЗС с разрешением в тысячи мегапикселей, а пленка, без сомнения, в скором времени присоединится к клинописным табличкам музейных архивов.