Итак, лето завершилось. Предполагалось, что вместе с ним завершится и период контрольно-испытательной фазы полета американского лунного исследовательского зонда LRO, запущенного 17 июня с полигона на мысе Канаверал. Напомним, 27 июня он был успешно выведен на промежуточную полярную орбиту высотой 31x199 км, и примерно через 60 суток, после окончания всех проверок и калибровок, должен был перейти с нее на рабочую орбиту высотой 50 км. Однако 14 августа было объявлено, что этот переход состоится лишь 15 сентября. Причиной отсрочки стали вовсе не нештатные ситуации, а напротив - повышенная научная активность. Впрочем, обо всем по порядку, тем более что за время полета американский зонд уже передал немало информации, которая будет интересна не только специалистам.


    Итак, первые изображения поверхности Луны с нового аппарата были получены 2 июля 2009, через два дня после активации главного бортового инструмента LROC, состоящего из широкоугольной камеры низкого разрешения WAC и двух узкоугольных камер высокого разрешения NAC. Столь долгий срок между выходом на переходную орбиту и первым тестом камер был обусловлен необходимостью дегидратации последних. Дело в том, что бленда и другие элементы конструкции каждой из камер NAC сделаны из углепластика - материала, обладающего гигроскопичными свойствами и абсорбирующего влагу из земной атмосферы. При этом детали чуть-чуть расширяются и изменяется геометрия инструмента, что ведет к его расфокусировке. Именно поэтому во время наземных испытаний проверка осуществлялась в вакуумной камере, где инструменты перед тестированием выдерживались на протяжении 5 суток при нагреве до 65њС.

Очень молодой безымянный лунный кратер в бассейне Балмера. Ширина изображенной области - 1.3 км. Некруговая форма кратера может быть связана со строением лунной коры в районе удара или с ранее существовавшим рельефом. Темные полосы - следы расплавленного при ударе и выброшенного из кратера материала. Фото NASA/GSFC/ASU, опубликовано 31 августа 2009 г.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛУНЫ

    Для того чтобы камеры после старта снова обрели правильную геометрию и оказались 'в фокусе', их пришлось опять 'выдерживать', но уже на орбите. Специальные нагреватели поддерживали их температуру на уровне 50њС на протяжении всего полета LRO, кроме нескольких часов вблизи маневра LOI для выхода на окололунную орбиту.
    В ходе тестовых съемок 2 июля были получены и успешно переданы изображения участка поверхности в нескольких километрах к востоку от кратера Хелл-Е, к югу от Моря Облаков (Mare Nubium). Во время съемки указанный район находился вблизи терминатора - линии границы света и тьмы, то есть на освещенные участки солнечный свет падал под очень небольшим углом. Поэтому, по словам Марка Робинсона (Mark Robinson), профессора Университета штата Аризона и научного руководителя эксперимента LROC, даже небольшие элементы рельефа на снимке выглядят гиперболизированными. Отснятая область кажется негостеприимной и сложной, изрезанной скалами и каньонами, в то время как на самом деле этот участок лунной поверхности достаточно ровный и внешне схож с местом успешной посадки и работы в апреле 1972 г. экипажа 'Аполлона-16'.
    Опытные съемки проводились четыре дня. В кадр попали вал кратера Анаксагор А, северный полярный кратер Рождественский W, центральный пик и покрытое трещинами дно Комптона. 5 июля питание с камер было снято и снова включены нагреватели для окончательной дегидратации - как говорится, 'для гарантии'.
    Параллельно продолжалась активация остальных научных инструментов. Нейтронный детектор LEND и телескоп космических лучей CRaTER были успешно активированы еще 19 июня, через двое суток после запуска, и функционируют нормально. 3 июля в 17:00 UTC начал измерения текущей высоты полета лазерный альтиметр LOLA, и это событие послужило официальным началом фазы ввода инструментов в эксплуатацию. 5 июля был включен радиометр Diviner, а 8 июля были активированы еще два инструмента. Радар Mini-RF перевели в режим сбора данных вечером 12 июля. Камеру LAMP, предназначенную для картографирования поверхности в отраженном ультрафиолетовом излучении, вводили в строй последней, что опять-таки было обусловлено желанием побольше 'выдержать' в условиях космического вакуума уже весь спутник в целом и дать возможность улетучиться загрязнениям, неизбежно возникающим на поверхности и около него как при изготовлении, так и при запуске.


    8 июля камера LROC возобновила съемку Луны. Внизу приведено изображение, собранное из множества снимков, полученных с помощью широкоугольной камеры WAC. Представлен район шириной около 160 км, север находится вверху, разрешение около 155 м на пиксел, светофильтр 560 нм.
    Слева внизу виден кратер Хан диаметром около 80 км. Ясно различимы террасы внутреннего склона вала кратера, образовавшиеся при 'оползании' материала, и характерный центральный пик. В правом верхнем углу видна часть большого (170 км в диаметре) ударного кратера Гаусс, центр которого находится на 35.7њ с. ш., 79.0њ в. д. Очевидно, его дно было залито лавой, которая впоследствии затвердела и растрескалась. Одну из возможных причин такого растрескивания ученые видят в интрузии магмы, которая взломала дно кратера, но так и осталась под его поверхностью. Если материал дна кратера имеет вулканическое происхождение, то при съемке с разными фильтрами WAC сможет выявить отличие его состава от окружающего грунта. В то же время детальные снимки NAC должны зафиксировать места выхода вулканических газов и пирокластические отложения. Если они будут найдены, вывод будет почти безальтернативен - трещинами на дне кратера Гаусс обязан вулканической активности.

Слева внизу виден кратер Хан диаметром около 80 км. Ясно различимы террасы внутреннего склона вала кратера, образовавшиеся при 'оползании' материала, и характерный центральный пик. В правом верхнем углу видна часть большого (170 км в диаметре) ударного кратера Гаусс, центр которого находится на 35.7њ с. ш., 79.0њ в. д.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛУНЫ

    В последующие дни и недели с помощью NAC были отсняты сложные детали рельефа кратера Нехо, долина Шретера и борозды меньшего размера в ее пределах, цепочка вторичных кратеров вблизи Джордано Бруно, огромные камни, выброшенные из кратера Циолковский, и ряд других деталей.
    На основании снимков NAC сделаны первые стереоснимки лунных пейзажей, и в частности - района посадки Apollo 16. По парам снимков, сделанных с разных витков и в разных условиях освещенности, строится цифровая модель рельефа. Их, однако, не будет много, потому что для построения одного из снимков требуется наклонить аппарат, а это мешает работе всех остальных приборов.


    К сорокалетию полета Apollo 11 станция LRO выполнила специальное задание по съемке районов посадок американских лунных модулей. Этого события ученые и любители космонавтики ждали не один год и не одно десятилетие - тем более что в последнее время развелась целая порода опровергателей, отрицающих сам факт работы американских астронавтов на Луне.
    В период с 11 по 15 июля LRO получил и передал на Землю первые в истории высокодетальные изображения посадочных площадок кораблей Apollo и элементов, оставленных астронавтами на поверхности Луны. Снимки проводились при низком Солнце, чтобы посадочные ступени лунных модулей отбрасывали длинные тени; при высоком Солнце их вполне можно было бы принять за валуны на лунной поверхности.

Места посадок "Аполлонов"

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛУНЫ

    За это время с помощью узкоугольных камер NAC удалось получить изображения пяти мест посадок из шести, а именно - Apollo 11, 14,15,16 и 17. Район посадки зонда Surveyor 3 и лунного модуля Apollo 12 NASA обещает отснять позже. Следует отметить, что район посадки Apollo 15 ранее отснял японский зонд Kaguya, однако у его камеры разрешение было значительно хуже, так что на снимках был различим только 'ореол', оставшийся от струй двигателя лунного модуля, да и то лишь при наложени нового кадра на снимок лунной поверхности, сделанный до посадки экипажа Скотта.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛУНЫ

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛУНЫ

    Успех LRO отнюдь не был неожиданностью. Специалисты, конечно, знали, что камеры NAC будут в состоянии различить посадочные ступени 'Аполлонов' на лунной поверхности, но хотелось поскорее проверить расчеты и убедиться в том, что камеры хорошо фокусируются на выбранном объекте. И все же, по словам Марка Робинсона, персонал центра обработки информации с некоторой тревогой ожидал появления первых снимков, а непосредственно перед этим первым взглядом на ожидаемые места нахождения посадочных ступеней 'волновался до дрожи'.
    Важно отметить, что расчеты делались для рабочей орбиты высотой 50 км, a LRO из-за многократных задержек пуска был вынужден делать юбилейную 'фотосессию' с временной орбиты, проходя над экваториальными широтами Луны на высоте свыше 100 км. Если говорить точнее, то для самой южной точки посадки (Apollo 16, 9.0њю.ш.) разрешение составило 1 м на пиксел, а для самой северной (Apollo 15, 26.1њс.ш.) - уже 1.4 м. Ожидается, что с рабочей орбиты высотой 50 км будут получены снимки этих же районов с разрешающей способностью в два, а то и три раза лучше.
    Поскольку в реальности поперечный размер посадочных ступеней 'Аполлонов' составлял 4.29 м при высоте 3.23 м, на снимке они занимают участок размером всего в 3-4 пиксела. Однако при низком Солнце ступени отбрасывают довольно заметную тень - ее длина на снимках достигает 18-20 пикселов. При этом в той части, что примыкает к объекту, тень более светлая. Дело в том, что посадочная ступень стоит на опорах на высоте примерно метр над поверхностью, поэтому солнечные лучи могут почти свободно проходить под ней.
    Анализ полученных с LRO снимков еще раз подтверждает известный каждому фотографу факт, сколь сильно качество получаемого изображения зависит от освещения. Несмотря на то что наибольшее теоретическое разрешение было получено при фотографировании места посадки Apollo 16, максимальное число деталей на поверхности наблюдается на снимке Apollo 14: по всей видимости, в этом случае Солнце находилось выше над горизонтом и лучше освещало грунт. Тени стали немного короче, но на более светлом фоне удалось идентифицировать уже не только самый крупный артефакт - посадочную ступень - но и более мелкие детали, такие как комплект научных приборов, установленных астронавтами, и даже... следы самих астронавтов, оставленные ими на поверхности! В частности, отлично видны следы тележки МЕТ, с которой Алан Шепард и Эдгар Митчелл б февраля 1971 г. выступили к кратеру Коун. К сожалению, они теряются где-то на южных склонах кратера, так что пока так и остается тайной, в какой именно точке астронавты отчаялись выйти на гребень Коуна и повернули назад.
    Кстати, следы угадываются и на фотографиях места посадки Apollo 15, а на кадрах Apollo 16 и 17 видны следы лунного ровера. Среди других деталей, которые удалось найти на снимках LRO, - научный комплекс ALSEP на месте посадки Apollo 14, ровер Apollo 16 и фрагмент теплоизоляции лунного модуля Apollo 15, сорванный при старте взлетной ступени и упавший в нескольких десятках метров от нее.
    Казалось бы, эти и последующие снимки, которые, безусловно, появятся, призваны поставить точку в уже изрядно поднадоевших дискуссиях на известную конспирологическую тему: 'А не снималась ли высадка на Луну в голливудском павильоне?' Собственно, один из комментариев на сайте NASA так и гласит, прямо и не очень политкорректно: 'Надеемся, что теперь они закроют свои рты'. Как говорится - посмотрим. Для серьезных специалистов такой вопрос всерьез не стоял никогда и полученные снимки представляют лишь историко-технический интерес, а упертые сторонники версии о фальсификации всегда найдут возможность сослаться на 'развитие технологий Фотошопа'. И, как показывает обсуждение снимков LRO в Интернете, этот 'фундаментальный аргумент' ими уже выдвинут и будет повторен еще не раз...


    Однако 'Аполлоны' никуда уже не убегут, и у нас еще будет возможность посмотреть на них даже с более низкой орбиты. А сейчас перед участниками проекта LRO стоит задача откалибровать камеры спутника, чтобы быть уверенными в их работоспособности и качестве получаемой ими научной информации.
    Калибровке и верификации подлежит много параметров. Однако наибольшее внимание все же уделяется двум: а именно количеству света, проходящему через объектив, и точности наведения инструмента на объект наблюдения. Для этого камеру наводят на отдаленную звезду, координаты которой хорошо известны, а блеск можно считать постоянным. Все инструменты спутника, за исключением радиометра Diviner, жестко закреплены на нем, поэтому в ходе каждой такой калибровки аппарат вначале совершает разворот по рысканью, а затем с помощью маховиков осуществляет медленное сканирование испытуемым инструментом окрестностей звезды. По полученным снимкам специалисты делают вывод, насколько хорошо камера (а по сути, весь КА) выполняет поставленную задачу. Первый радиолокационный снимок Mini-RF, сделанный 8 июля, был опубликован шесть дней спустя. На полосе шириной 12 км и длиной около 100 км был запечатлен район вблизи южного полюса Луны.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛУНЫ, APOLLO 14

    Очень интересные результаты обещал эксперимент по бистатическому зондированию Луны с помощью двух аналогичных радиолокаторов S-диапазона - Mini-RF на LRO и Mini-SAR на индийском аппарате Chandrayaan-1. Напомним, что каждый из этих приборов может использоваться как самостоятельный радар, излучая сгенерированные радиоимпульсы в сторону поверхности Луны и принимая отраженное 'эхо'. На основе измерения запаздывания и частотного сдвига специалисты могут не только построить изображения постоянно затененных участков Луны, которые очень трудно получить другими способами, но и получить данные о физических свойствах их поверхности.
    В случае излучения сигнала одним аппаратом и приема его другим радиоволны отражаются от поверхности под углом, значительно отличающимся от прямого. При этом, как утверждают специалисты, они не так сильно ослабляются и проникают на большую глубину. В результате можно получить данные о подповерхностных слоях исследуемого района и, возможно, обнаружить признаки водяного льда.
    Судя по всему, именно ради такого эксперимента был отложен до середины сентября перевод LRO на рабочую орбиту. Дело в том, что во второй половине августа имели место оптимальные баллистические условия для встречи двух аппаратов над северной полярной областью Луны: они должны были пройти всего в 20 км друг от друга на высоте примерно 200 км. А учитывая серьезные проблемы на индийском аппарате - постоянный перегрев и отказ звездного датчика - надолго откладывать его не хотелось.
    Для наблюдения выбрали 10-километровый кратер Эрлангер на 86.9њс. ш., 28.6њв.д., на дно которого никогда не заглядывает Солнце. Радар индийского спутника должен был работать в своем нормальном режиме, а радар LRO предполагалось перевести в режим работы только на прием - то есть отраженный от поверхности Луны эхо-сигнал принимался сразу из двух точек пространства.
    Внешне все кажется предельно простым и понятным, но проведение этого четырехминутного эксперимента потребовало немалых усилий от специалистов космических агентств двух стран, прежде всего, в части координации действий по управлению аппаратами и обработке информации. Ведь оба спутника движутся по орбитам со скоростью около 1.6 км/с, размер наблюдаемой зоны не превышает 18 км. Чтобы синхронизировать полет обоих КА и измерения с них, NASA и ISRO должны были совместно получать и использовать практически всю информацию о пространственном положении и ориентации двух спутников. Персоналу наземных станций Сети дальней связи NASA, Лаборатории прикладной физики и Индийского космического агентства пришлось поработать в особо интенсивном режиме.
    Работа была назначена на 19-20 августа. В первый день LRO включил на 23 сек свои двигатели и провел коррекцию орбиты, обеспечивающую необходимые условия наблюдений, а во второй в 19:00 UTC планировалась сама съемка. К сожалению, удача отвернулась от авторов эксперимента: из-за ошибки при задании программы работы радара Mini-SAR на индийском аппарате он не перешел в режим передачи. При дальнейшем анализе выяснилось, что даже если бы радиолокатор работал, он не смог бы 'осветить' заданный район, потому что ориентация Chandrayaan-1 'портилась' быстрее, чем предполагали экспериментаторы.
    Сразу после первой неудачи специалистам удалось разобраться в проблемах с программированием прибора и найти способ точнее учитывать уход ориентации КА. Однако вторую попытку так и не успели рассчитать и подготовить, потому что 28 августа индийский аппарат замолчал и, по-видимому, навсегда.
    Так или иначе, в сентябре LRO войдет в режим штатной эксплуатации и, если обойдется без неприятных неожиданностей, обещает принести немало интересных данных.