С конца 1950‐х гг. в результате соперничества сверхдержав и их желания продемонстрировать свое военное превосходство были достигнуты огромные успехи в изучении Луны. Советский зонд «Луна-2» достиг поверхности видимой стороны Луны в сентябре 1959 г., а в следующем месяце «Луна-3» прислала изображения ее скрытого от нас полушария. Одним из наиболее неожиданных советских открытий оказалось почти полное отсутствие на обратной стороне Луны обширных «морей», базальтовых равнин, которые формируют «лунный лик» на ее видимой стороне. Соединенные Штаты сумели доставить станцию «Рейнджер-4» на Луну только в 1962 г., но из‐за неполадок в работе системы бортового питания, отключившейся через два часа после запуска, космический аппарат не сумел передать на Землю телевизионные изображения. То, что он достиг лунной поверхности, стало известно лишь потому, что имелась возможность его отслеживания по слабому радиопередатчику в лунной капсуле. Помимо этого, в капсуле находился сейсмометр, который, по конструкторскому замыслу, должен был покинуть космический аппарат до его столкновения и самостоятельно достичь поверхности Луны, пригодной для измерения частоты местной сейсмической активности. На деле, неудачу потерпели первые шесть «Рейнджеров», некоторые из них и вовсе промахнулись мимо Луны. И только 31 июля 1964 г. «Рейнджер-7» сумел отослать на Землю более 4000 прекрасных изображений (на последних снимках видны детали размером всего лишь около полуметра), прежде чем разбился в лунном Море Познанном. Этот же успех повторили «Рейнджер-8» и «Рейнджер-9», после чего в конце 1965 г. программа была свернута. Первую мягкую посадку совершила в 1969 г. «Луна-9», затем последовали пять миссий «Лунар Орбитер», чтобы проложить путь самому зрелищному событию – прилунению американских астронавтов.

Программа «Аполлон», в рамках которой впервые человек высадился на поверхность Луны, несомненно, является самой известной из всех лунных экспедиций. В науке фотокамеры и сейсмометры часто бывают полезнее, чем человекоподобные существа, и отношение общественности к этому проекту оказалось очень неоднозначным. Первым человеком, побывавшим на околоземной орбите, стал советский космонавт Юрий Гагарин, космический корабль которого стартовал 12 апреля 1961 г., и после совершения одного витка, он благополучно приземлился с парашютом. (Гагарин разбился во время тренировочного полета на рядовом реактивном самолете в 1968 г.) В те годы существовало сильное всеобщее чувство сопричастности космическим путешествиям, хотя, похоже, по прошествии времени вся эта американская эпопея ужалась в памяти большинства людей до пешей прогулки Нила О. Армстронга по лунной поверхности 21 июля 1969 г. и к сказанной им фразе: «Это маленький шаг одного человека, но гигантский скачок всего человечества». (Первая версия сообщения, где вместо «человека» слышалось «мужчина», производило не слишком хорошее впечатление.) На Луне Армстронга сопровождал Эдвин Ю. «Базз» Олдрин-младший. Космический корабль назывался «Аполлон-11», и он оставался на окололунной орбите, когда астронавты совершали посадку на модуле «Игл». На фоне этого триумфа совершенно потерялся масштаб всей программы: экспедиции астронавтов в период с 1968 по 1972 г., в ходе которых американцы совершили девять пилотируемых полетов к Луне (это космические корабли «Аполлон» с номерами 8 и 10–17). Шесть из них высаживали астронавтов на Луну (кроме 8, 10 и 13), и все вместе привезли на Землю 380 килограммов лунного грунта. Неоценимое научное значение имел полет «Аполлона-12», лунный модуль которого опустился 20 ноября 1969 г. вблизи автоматической станции «Сервейер-3», совершившей мягкую посадку в апреле 1967 г., что предоставило астронавтам возможность его изучить. Позже анализ взятых с зонда проб хлопьев краски позволил в качестве совершенно неожиданного бонуса получить полезную информацию о солнечном ветре.

Три советские автоматические межпланетные станции серии «Луна» осуществили мягкую посадку на поверхность Луны и доставили на Землю 0,3 килограмма образцов грунта. Для изучения геологии Марса в рамках проекта «Викинг» использовался тот же тип геологического зондирования с автоматическими станциями на поверхности планеты.

Образцы лунных пород анализировались в большом количестве лабораторий многих стран, и их сравнение с метеоритами предоставило гораздо больше информации о происхождении системы Земля-Луна, чем это было бы возможно без прямого доступа к лунному грунту. До этого существовали три особенно популярные теории: Луна и Земля сформировались естественным путем как планетная пара; Луна была захвачена еще до того, как достигла твердого состояния; Луна представляет собой отделившуюся часть земной мантии. Ни один из этих сценариев не выдерживал проверки с точки зрения имеющихся данных. Вместо того чтобы погружаться в подробности многочисленных дискуссий, имевших место в период до начала программы «Аполлон», мы можем рассмотреть только одну из них – активное обсуждение, имевшее место в 1950‐х гг. между коллегами по Чикагскому университету химиком Гарольдом Юри и астрономом Джерардом Петером Койпером, имя которого носит «пояс Койпера». Юри обладал практически безупречной репутацией. Он играл важную роль в Манхэттенском проекте, а после войны проявил глубокий интерес к Луне, формированию планет, метеоритам, распространенности элементов и происхождению жизни. Его влияние как нобелевского лауреата было весьма значительным, даже в астрономии, особенно в силу поддержки, которую он оказал программе пилотируемых полетов на Луну. Вкратце, его точка зрения сводилась к следующему: Луна, являясь рудиментом периода формирования Солнечной системы, имеет обширные моря с малым числом характерных кратеров, так как большие тела бомбардировали ее после малых тел, оставивших небольшие кратеры. Он полагал, что моря залиты потоками расплавленной лавы, образовавшейся вследствие столкновения. В это время было много скептицизма, основанного главным образом на баллистической практике, по поводу того, что расплавление вообще имело место. Чрезвычайно важное исследование лунных кратеров провел Р. Б. Болдуин. Он построил графическую зависимость глубины кратеров от их диаметров, изучив воронки, образовавшиеся от взрывов снарядов и бомб, метеоритные кратеры на Земле и лунные кратеры, и обнаружил, что все они ложатся на одну кривую. Ключом к пониманию этого явления стало образование газа, а не жидкости. Койпер обладал гораздо бо́льшими астрономическими познаниями, чем Юри. Он провел наблюдения с помощью 82-дюймового рефлектора обсерватории Макдональд и согласился с аргументами Болдуина в пользу ударного происхождения лунных кратеров.

Итак, вопрос сводился к тому – была ли Луна горячей или холодной? Выдвигались крайне многословные аргументы, опиравшиеся преимущественно на исследования цвета поверхности и теорию образования кратеров, но неожиданно вся эти классические споры прекратились. Космические аппараты начали фотографировать лунную поверхность с очень близкого расстояния; затем приступили к работе выведенные на орбиты спутников Луны аппараты дистанционного зондирования, позволившие определить приблизительный минералогический состав; наконец, на Землю доставили коллекцию горных пород, капсулы с грунтом, стали поступать сейсмологические данные, результаты других физических измерений, и все это стало возможным благодаря американским и советским космическим программам. Быстро возникли лунная химия, тектоника и дюжина направлений лунной физики. Бо́льшая часть идей Койпера выдержала испытания, а идеи Юри – отвергнуты. То, что было наиболее захватывающим для астрономов, специалистов по Луне, получивших в свое распоряжение весь этот новый материал, являлось абсолютной противоположностью того, чем занимались прежние специалисты, потратившие так много времени на измышление теорий, основанных на весьма ограниченном количестве фактических данных.

После Луны взоры специалистов устремились на другие, более удаленные тела Солнечной системы. Самой очевидной целью, хранившей много нерешенных проблем, была Венера. В течение долгого времени с сожалением признавалось, что Венера покрыта слоем облаков, непроницаемых для телескопа и скрывающих даже такую важную характеристику, как скорость вращения планеты. Попытки изучить облака с помощью спектрального анализа сталкивались с проблемами интерпретации полученных данных. В 1929 г. Бернар Лио исследовал поляризацию света, идущего от планеты, и пришел к выводу, что облака состоят главным образом из водяного пара. Однако в 1932 г. Уолтер С. Адамс и Теодор Данэм, работая в обсерватории Маунт-Вилсон, интерпретировали загадочные спектральные линии как излучение углекислого газа при очень высоком давлении. К 1950‐м гг. было выдвинуто множество гипотез. Фред Уиппл высказал предположение об океанах минеральной газированной воды, покрытых облаками из углекислого газа. Фред Хойл выдвинул аргумент даже в пользу существования океанов нефти, «превосходящих воображение богатейших техасских нефтяных королей». Радионаблюдения не давали однозначных результатов. Действительно ли у Венеры очень горячая поверхность или же регистрируемое излучение исходит от ионосферы, а температура поверхности гораздо ниже?

Ответить на этот вопрос не так-то просто. В 1962 г., запущенный Соединенными Штатами «Маринер-2» доставил 18 килограммов научной аппаратуры на расстояние 3500 километров от Венеры и просканировал поверхность планеты инфракрасными и микроволновыми радиометрами. Так удалось получить данные, согласно которым температура поверхности оказалась равной около 425°C; в результате последующего пересмотра это значение увеличилось до 470°C. 12 июня 1967 г. Советский Союз запустил «Венеру-4», первую автоматическую научно-исследовательскую станцию, предназначенную для непосредственного погружения в атмосферу Венеры и передачи данных о ее температуре и давлении. Еще до того как спускаемый аппарат достиг поверхности планеты, он был смят давлением атмосферы, оказавшимся примерно в девяносто раз выше, чем на Земле. Два дня спустя после старта советской межпланетной станции Соединенные Штаты запустили на Венеру «Маринер-5», который прибыл туда 19 октября 1967 г., всего лишь через 36 часов после «Венеры-4». Закончив обследование магнитного поля планеты, а также ее атмосферы (но с большей осторожностью, чем его советский предшественник), «Маринер-5» вышел на околосолнечную орбиту (согласно исследованию, проведенному им в радиодиапазоне, температура поверхности превышала 527°C, а давление – 100 атмосфер). Совершить удачную посадку на Венеру не удавалось вплоть до 1970 г., когда на нее приземлилась советская «Венера-7». Соединенные Штаты, по всей видимости, потеряли интерес к Венере еще до «Маринера-5», начав уделять большее внимание Марсу. Возможно, этот выбор сделан потому, что Венера выглядела слишком враждебной в смысле условий обитания – как в прошлом, так и в будущем. Однако интерес советских ученых к этой горячей планете с очень высоким давлением подогревался успешным приземлением на ее поверхность аппаратов, спущенных на парашюте со станций «Венера» и «Вега» (как часть программы по изучению кометы Галлея). Прежде чем умолкнуть, эти приборы передавали информацию примерно в течение часа. В 1975 г. «Венера-9» и «Венера-10» успели прислать первые фотографии каменистого ландшафта Венеры до того, как их телевизионные камеры пришли в негодность.

Поверхности планет, которые невозможно подробно рассмотреть даже с помощью лучших наземных оптических телескопов, удалось тщательно изучить с помощью космических станций. Например, на первых кадрах поверхности Меркурия, снятых «Маринером-10» 10 марта 1974 г. крупным планом, видны области, испещренные кратерами. Серия автоматических межпланетных станций «Маринер» осуществила первую научно значимую программу полетов к Марсу. Действительно, как уже отмечалось, для большинства астрономов станции «Маринер» и «Викинг» ознаменовали окончание эры фантазирования на тему возможного участия какой-либо цивилизации в строительстве «каналов» на Марсе. Как было показано, за единственным исключением, линии Персиваля Лоуэлла, нарисованные на его картах, оказались результатом оптической иллюзии. Исключением стал гигантский каньон, названный им «Агатодемон», но его соотечественники предпочли переименовать каньон в «Долины Маринера» – вероятно, на том основании, что он не был бы открыт, если бы его не удалось увидеть с близкого расстояния. Это тот же тип аргументации, по которому Колумб не считается первооткрывателем Америки.