Нет, сегодня не очередная памятная дата, относящаяся к какому-либо достижению в исследованиях космического пространства. На Хабре на днях публиковалась история аппарата «Луна-1», в связи с чем стоит вспомнить, наверное, один из наиболее известных космический аппаратов - «Луна-3».
Дело в том, что именно этот советский космический аппарат получил снимки обратной стороны луны. Случилось это 7 октября 1959 года, в 6 часов 30 минут утра (московское время).
Двумя объективами (фокусные расстояния 200 и 500 мм) получилось заснять около половины поверхности Луны (при этом 2/3 снимков - обратная сторона Луны) с расстояния около 67000 км. Стоит отметить, что съемка проводилась с выдержкой 1/200, 1/400, 1/600 и 1/800. Снимки проявлялись непосредственно на борту аппарата боевыми роботами, после чего изображения передавались при помощи специфической фототелевизионной системы на Землю. Система называлась «Енисей», а съемка велась камерой бегущего луча, с прямой передачей данных на Землю. Принимались изображения на временном пункте в Крыму (гора Кошка). Был и резервный пункт, размещенный на Камчатке.
Вот такой сложный путь проделал аппарат для того, чтобы достичь точки, оптимальной для получения снимков.
На Землю удалось передать всего 17 «отсканированных» изображений, после чего связь с космическим аппаратом была потеряна. Ну, а чуть позже, через полгода, устройство сгорело (планово) в атмосфере Земли, со всеми снимками и аппаратурой.
Тут интересный момент - съемка проводилась не на советскую, а на американскую пленку, которая была найдена в американской же аппаратуре (насколько можно понять, аппаратуру снимали с американских разведывательных аэростатов, которые проводили аэрофотосъемку территорий СССР. Аппараты либо сами приземлялись, в результате сбоя/поломки, либо их сбивали). Так вот, отечественная пленка, как оказалось, не соответствовала техническим требованиям при съемке Луны, поэтому была использована (втайне от начальства) зарубежная «шпионская» фотопленка шириной 35 мм.
К сожалению, уровень шумов при передаче данных был весьма высоким, поэтому качественными эти фотографии назвать нельзя. Но именно они добавили много данных к информации о Луне, а также позволили СССР получить право на наименование новооткрытых объектов на обратной стороне Луны.
Кстати, снимки, полученные «Луной-3», можно видеть на сайте NASA (да, именно NASA),
Этот текст - один из них. 7 октября 1959 года советская автоматическая станция «Луна-3» передала на Землю первое в истории фото обратной стороны нашего спутника. За Луной наблюдали еще на заре астрономической науки, и она всегда сохраняла загадочность - никто не знал, что скрывается на ее обратной стороне, что вызвало к жизни множество мифов. Станция «Луна-3» дала ученым первый опыт отслеживания, управления и получения информации с объектов в дальнем космосе. О том, как происходила подготовка к экспедиции, с какими трудностями пришлось столкнуться и что сделать так и не удалось, «Ленте.ру» рассказал сотрудник отделения разработки перспективной аппаратуры холдинга «Российские космические системы» (РКС) Рудольф Бакитько. В 1959 году он принимал участие в разработке бортовых систем для станции «Луна-3» и лично присутствовал при получении снимка обратной стороны Луны.
«Лента.ру»: Скажите честно: что вы с коллегами думали тогда об обратной стороне Луны?
Рудольф Бакитько: Ни мы, инженеры, ни тем более астрономы из Академии наук СССР, с которыми мы работали, конечно, никаких инопланетян увидеть не ожидали. Предполагали, что структура поверхности может немного отличаться от видимой стороны, не более того. Вообще, мы этой стороне вопроса тогда много значения не придавали. Нас больше интересовало создание аппаратуры - как сделать фотографию, как ее передать на такое расстояние. Это была не просто очень сложная задача - ничего похожего на тот момент никто в мире не делал.
Как возник этот проект?
Проект начинался в королёвском ОКБ-1 и в Академии наук. Нам поставили задачу сделать системы управления аппаратом, передать сигнал с борта и принять его на Земле. В НИИ-885 приехал начальник отдела ЦК КПСС. Нас выстроили, он сказал: «Родина вас не забудет: надо создать бортовой прибор, первый приемопередатчик для космической связи». Через девять месяцев его уже надо было запустить в космос на борту станции. Такие сроки были тогда. Сейчас подобное и представить никто не может.
Как это восприняли в коллективе?
Мы в большинстве своем были молодые ребята, только из института. Транзисторы в первый раз в жизни тогда увидели, их производство в СССР только наладили. Никаких микросхем, никаких процессоров - ничего такого не было и в помине. На предприятии нам оборудовали специальную комнату, поставили раскладушки, мы приходили на работу в понедельник утром, а уходили в субботу вечером. Дома бывали только по воскресеньям. Два или три месяца так работали. Никто не жаловался и денег за сверхурочную работу не просил.
В чем была основная сложность?
Не хватало мощности бортового передатчика для обеспечения уверенного приема на Земле. Нас тогда военная приемка контролировала, требовала с нас решения. Мы в шутку даже составили «документ»: «считать, что расстояние от Земли до Луны не 384 тысячи километров, а 184 тысячи километров, так как это гораздо удобнее». Показывали его всем, когда главный конструктор увидел, тоже с юмором отнесся - предложил утвердить «документ».
В результате у нас все получилось. Это был первый в мире приемо-передатчик для дальней космической связи. Он работал в ультракоротковолновом диапазоне, был сделан на первых транзисторах, которые только создали в НИИ-35 и сразу нам привезли. Несмотря на все это, прибор безотказно работал на протяжении всей экспедиции.
Как началась экспедиция «Луна-3»?
Я не видел старт ракеты со станцией на борту. Мы разделились тогда. Часть моих коллег отправились на Байконур, а я поехал в Крым, в Симеиз, готовить оборудование наземной станции для управления аппаратом и получения с него снимков.
Наземная станция уже существовала или была сделана для этого проекта?
Эта была новая станция. Она уже использовалась в ходе экспедиции «Луны-2», отслеживала полет этого аппарата. С «Луной-3» перед нами стояла задача приема и передачи информации. Я уже упоминал о недостаточной мощности для передачи информации с борта станции, так вот, прием такой информации на Земле тоже был очень сложной задачей, такого опыта ни у кого не было.
Станция в Симеизе представляла собой небольшой деревянный домик на горе с двумя антеннами, расположенными неподалеку. На прием работала трофейная антенна, вывезенная из Германии после войны, а вторая, передающая, была сделана в СССР. Вся аппаратура приема-передачи сигнала была разработана в НИИ-885.
Мы приехали в Крым уже после запуска «Луны-3». Пока она летела, нам надо было отладить оборудование. Работали в таком же режиме, как и в Москве до этого. Но в Симеизе мы могли купаться в море. До сих пор помню, что путь с горы к пляжу занимал 15 минут, а обратно - 40.
Как должен был происходить процесс получения и передачи изображения?
Фотоаппарат на борту - пленочный, других тогда не было. Делал снимок, проявка пленки происходила прямо на борту станции и занимала довольно много времени. Затем при помощи специального фотоэлемента изображение считывалось - бегал «лучик» и собирал черные и белые точки, это все конвертировалось в электрические сигналы. В таком виде изображение и передавалось на Землю. На Земле точно так же на бумаге лучик рисовал, где черное - там черное, где белое - белое.
Что касается приема, то было два метода. Один - при помощи частотной модуляции - позволял передавать быстро, но менее качественно. Второй - с использованием фазовой модуляции - был более медленным. Первый быстро давал информацию о том, что фото сделано, проявлено и на нем есть изображение. А потом, при приближении аппарата к Земле, планировалось получить детальное изображение вторым методом.
Качественное изображение должны были записать на магнитную пленку. Но существовавшая тогда пленка при протяжке растягивалась, что могло испортить изображение. Пришлось заказывать специальную перфорированную пленку. Ее долго делали, но так и не успели изготовить до нашего отбытия в Крым. Потом ее срочно самолетом доставили в Симферополь, а оттуда вертолетом в Симеиз. Поскольку посадочной площадки не было, нам эту пленку спускали на веревке.
Как в боевике?
Это действительно было как в плохом кино. Дело в том, что когда привезли пленку, у нас один товарищ, который занимался хозяйством, жег траву, и пламя перекинулось на деревянный туалет. Представьте себе ситуацию - спускают пленку с вертолета, а у нас туалет горит - ужас. И все это при Сергее Павловиче Королеве. Он, конечно, очень ругался.
Пленка не понадобилась?
Приняли только по сигналу с частотной модуляцией единственную фотографию, которая и обошла мир. Все газеты написали. Публика хотела увидеть там что-то необычное.
Вы присутствовали в момент, когда она пришла?
Да, у нас в нашем домике в Симеизе в центре комнаты стоял стол, а у стены - камера бегущего луча, аппарат «Волга». Станция облетела Луну, сфотографировала ее и полетела назад, к Земле, мы отправили на нее команду на включение бортовых передатчиков и начали принимать сигнал. Все шло штатно, но волнения было много. Все бегали вокруг нас, суетились, мало места было, даже Сергея Павловича Королева пришлось попросить отойти от стола к стене, буквально сказали ему: «Вы мешаете работать».
Как он это воспринял?
Нормально. Это был рабочий момент. Когда изображение было получено, он сказал нам: «Все, теперь пойдемте фотографироваться».
Что случилось со станцией после этого?
Траекторию полета считали одновременно в Академии наук в Москве и у нас в Симеизе. В Академии наук этим занимался математик Дмитрий Охоцимский на самой мощной в тот момент вычислительной машине БЭСМ-2, а у нас в Симеизе молодой ученый Сева Егоров сидел с логарифмической линейкой. Причем его расчеты подчас были точнее. Они использовали разные методы. Охоцимский считал по получаемым нами данным по скорости и расстоянию до станции, а Егоров только по скорости. Все расчеты говорили, что станция должна была облететь Землю и выйти с другой стороны в зону нашей радиовидимости. Но не вышла.
Мы ждали сигнала несколько дней, включали аппаратуру, искали сигнал, передавали команды на включение передатчика.
Государственная комиссия во главе с Королевым уехала, а мы продолжали работать.
Тогда произошел забавный случай. У нас там была аппаратура, такая же, как на «Луне-3». Это называлось «имитатор борта». Чтобы проверять наземные системы, мы периодически его включали. Он работал так же, как бортовая аппаратура, команды принимал, сигналы передавал. А я периодически ходил и проверял его. В один из дней я пошел, проверил его в очередной раз и оставил включенным в дежурном режиме - это когда борт работает только на прием. После этого начали очередной сеанс связи с настоящей «Луной-3», дали команду на включение…
Ну вот наш имитатор и включился. Мы увидели сигнал, обрадовались. А потом оператор говорит: «А что-то доплер в нуле». Это означает, что аппарат не двигается. Я бью себя по голове, это же имитатор мой включился! У нас там был военный, так он успел в Москву передать информацию о том, что станция нашлась, вроде Хрущеву доложили. Крику после было много, конечно.
Современная космическая аппаратура сильно отличается от той?
По внешнему облику несильно: те же антенны, приемники, передатчики, траекторные измерения, команды управления и телеметрия.
По существу - очень сильно: широкий диапазон рабочих частот, новые виды сигналов, методы их формирования и приема. Совершенно новая схемотехника с синтезаторами частот и мощными процессорами. Различные виды усилителей мощности: транзисторные, лампы бегущей волны, амплитроны, атомные стандарты частоты и многое другое.
Но принципы радиотехники те же, и их надо хорошо знать.
Не имеет обратной (темной) стороны – в течение одного месяца Солнце освещает всю поверхность Луны равномерно. Луна не видна с Земли невооруженным глазом, когда оказывается расположенной между Землей и (новолуние). Но ее обратная сторона при этом полностью освещена.
Представленная выше фотография была сделана космическим аппаратом «Галилео». Это произошло в тот момент, когда он пролетал мимо Луны в 1990 году. Аппарат мог наблюдать поверхность Луны под таким углом, который невозможен с Земли. И все из-за того, что одна и та же сторона Луны всегда обращена в сторону Земли.
Конечно весьма некорректно говорить о передней или обратной стороне сферического тела (например, Луны). Это все равно что спросить – на какой стороне футбольного поля находится фронт? Однако на самом деле мы всегда видим лишь одну и ту же сторону, или ту же половину , которая обращена к Земле, поэтому эту половину часто называют «передней» стороной.
Обратная сторона Луны никогда не видна с Земли
В чем же причина этого удивительного явления? Точно так же, как Луна вызывает отливы и приливы на Земле из-за гравитационного притяжения, Земля с массой примерно в 81 раз больше, чем у Луны, оказывает на нее, соответственно, еще большее воздействие. У Луны нет жидких океанов, которые могли бы быть перемещены. Но гравитационная сила Земли достаточно велика, чтобы иметь возможность слегка деформировать Луну.
Это, в свою очередь, замедляет вращение Луны вокруг своей оси. В конечном счете это замедление приводит к так называемому «связанному вращению». Луна начинает вращаться вокруг своей оси за то же время, которое требуется ей, чтобы облететь один раз Землю. И в результате одна и та же сторона Луны всегда оказывается обращенной к Земле.
В прошлом было много сумасшедших предположений о том, что могло бы скрываться на обратной стороне Луны. То есть на той стороне, которая всегда обращена к Земле. Это были и базы , и секретные объекты земных военных и многое другое.
В 1959 году советский лунный зонд «Луна – 3» сделал первые снимки обратной стороны Луны. Первыми людьми, которые увидели ее своими глазами, были астронавты космического корабля Аполлон – 8. Это произошло в 1968 году. Неудивительно, что никаких инопланетных космических кораблей или внеземных лунных баз обнаружено не было.
Загадки и тайны мироздания издавна не дают покоя людям. Желание во что бы то ни стало разгадать то, что скрыто от глаз человеческих, толкает к совершению научных открытий, построению гипотез и поиску их подтверждения.
Одной из таких тайн стала темная сторона Луны – извечной спутницы Земли. Мало кто задумывается о том, что Луна всегда повернута к Земле одним боком. А что же там, на другой стороне? Первой попыткой советских ученых приблизится к поверхности Луны, стал запуск межпланетной станции «Луна-1» в 1959 году. Однако в расчетах оказалась ошибка, и прилунения станции не свершилось.
Тем не менее, отсутствие результата – тоже результат: неудача подстегнула ученых, которые не стали довольствоваться лишь информацией об отсутствии значительного магнитного поля у Луны. Ошибку исправили, и «Луна-2», первая в мире автоматическая межпланетная станция, оказалась на поверхности Луны. Кроме исследовательского оборудования, станция «Луна-2» несла вымпел с изображением герба СССР.
Третью станцию снабдили фото- телеустановкой, благодаря которой на Земле стало возможным получение снимков со скрытой стороны спутника. Это был прорыв, очередной шанс утереть нос американцам, которые работали в том же направлении и пока не смогли добиться успехов. Советский Союз, подтверждая прежние успехи, получил вознаграждение за тяжелый труд ученых. Фотографирование невидимой стороны загадочной спутницы нашей планеты проводилось не в момент наибольшего сближения, как это планировалось сначала, а в условиях наилучшей освещенности.
Система ориентации «Луна-3», включающая в себя оптические датчики, устройства, реагирующие на изменение угла ориентации, управляющие двигатели, логические электронные устройства еще на шаг продвинула СССР вперед. Система ориентации включалась сигналом с Земли, и в этот момент изучаемая планета находилась по отношению к станции в фазе полнолуния. С помощью датчиков системы ориентации станция «определяла» положение по отношению к Солнцу и направляла объективы фотооборудования в сторону Луны.
Для съемки использовали фотоаппарат с двумя объективами, имеющими разное фокусное расстояние, снимки делались с различной длиной выдержки. Для того чтобы соотнести снимки с имеющимися данными, часть из них совмещала скрытую и видимую часть Луны. Поверхность Луны снималась с помощью пленочного аппарата, снимки обрабатывались на станции автоматически.
Отсканированные снимки принимались на Земле при помощи специально сконструированного оборудования. Первые изображения принимались пунктом измерения и управления, который располагался близ Симеиза, в Крыму. Резервный пункт находился на Камчатке. Передача информации осуществилась сразу же после съемки, а потом станция на связь выходить перестала. Существует предположение, что разрядились батареи, а может быть, причиной потери связи стало попадание небольшого метеорита.
Что же скрывала «темная сторона» Луны?
Конечно же, претендовать на высокое качество полученных снимков не приходилось, уровень используемой аппаратуры не отвечал поставленным задачам, но, тем не менее, для изучения темной стороны Луны, передаваемые снимки весьма способствовали. В частности, стало известно, что на скрытой стороне Луны «морей» немного, а преобладают горы.
Помимо «морей» - больших областей, залитых базальтовой лавой, которые берут свое начало на видимой стороне планеты, было обнаружено еще Море Мечты и Море Москвы, да и то, их размеры не идут ни в какое сравнение с «морями» обратной стороны. А ведь по представлениям ученых, изучающих это небесное светило, «моря» должны были опоясывать планету вдоль всей поверхности!
Исследования Луны
В связи с тем, что более активно и результативно велись именно советскими учеными, большинство объектов лунного ландшафта носят соответствующие названия: Гагарин, Королев и другие.
На сегодняшний день в интернете опубликовано большое количество фотоснимков, составленных из отдельных изображений, . Более того, американцы сделали утверждение о нахождении на Луне следов древней разрушенной цивилизации. Причем цивилизация эта имела очень высокий уровень развития, якобы, найдены руины разрушенных городов с каменными замками и стеклянными постройками. И самым потрясающим стало заявление об обнаружении на Луне технологии антигравитации.
Каталог лунных аномалий увидел свет еще во второй половине прошлого века, и с тех пор количество гипотез о возможной жизни на Луне неумолимо растет. За Луной наблюдают в телескопы с огромным зумом, прибором, обеспечивающим многократное увеличение. Луна – единственная планета, на которую высадился человек. И хотя прямых контактов с инопланетянами не зарегистрировано, загадок и догадок на эту тему существует множество. Это – благотворная пища для мечтателей и фантастов, а ученые, между тем, ищут в освоении Луны иную выгоду.
На сегодняшний день, когда вся поверхность луны сфотографирована и , всерьез идет речь об освоении и даже колонизации спутника Земли. На Луне обнаружены залежи полезных ископаемых. В верхнем слое грунта накапливается гелий 3 – редкий и крайне полезный изотоп, который может послужить в качестве топлива для термоядерных реакторов. Луна привлекательна для развития металлодобычи и металлообработки, литейного производства, электроники.
Кроме того, на Луне слабая гравитация (гравитация Луны в шесть раз слабее земной) и отсутствие атмосферы, что открывает новые горизонты для научных исследований. Первостепенные задачами лунной научной программы может стать изучение строения лунной коры, построение предположений и гипотез о возникновении Солнечной системы. Самой ближайшей задачей становится , которая станет отправной точкой для дальнейшего изучения Луны, и кто знает, может быть, с нее начнется и лунный туризм?
Первый снимок обратной стороны Луны
Почтовая марка, выпущенная в честь события
Фотомозаика обратной стороны Луны, составленная на основе фотографий, переданных аппаратом «Зонд-3»
1 . Обратная сторона Луны не видна с Земли. Период обращения Луны вокруг Земли равен периоду ее же вращения вокруг своей оси, поэтому к Земле она обращена всегда одной стороной.
2. Знаменитые слова «dark side of the Moon» — это образное выражение. Обратная сторона Луны вовсе не является темной: все стороны естественного спутника Земли освещаются Солнцем одинаково.
3. Впервые обратная сторона Луны была сфотографирована советской АМС «Луна-3», запущенной 4 октября 1959 года ракетой-носителем «Восток-Л». 7 октября 1959 года во время сеанса фотографирования двумя объективами была заснята почти половина поверхности Луны (одна треть — в краевой зоне, две трети — на обратной невидимой с Земли стороне). Изображения — после проявки пленки на борту — были переданы с помощью фототелевизионной системы на Землю. Прием сигнала осуществляла Симеизская обсерватория в Крыму.
4. Успешной передачи изображения удалось достичь только одним методом — съемкой камеры бегущего луча на кинопленку. Однако качество сигнала было плохим, были высоки уровни шумов.
5. Тем не менее на основании полученных материалов в 1960 году была подготовлена первая в истории карта обратной стороны Луны, содержавшая сотни деталей поверхности. Вслед за этим совместно с институтом им. Штернберга и ЦНИИГАиК был подготовлен первый глобус Луны с изображением 2/3 поверхности обратного, невидимого с Земли, полушария. 22 августа 1961 года Международный астрономический союз официально утвердил названия деталей рельефа обратной стороны Луны, данные советскими учеными.
6. Основные отличия обратной стороны Луны от видимой с Земли — в преобладании на ней материкового рельефа над морями и в обилии кратеров. Здесь находится лишь два моря: Море Москвы и Море Мечты. Однако в списке крупнейших по диаметру лунных кратеров первые девять расположены именно на обратной стороне Луны.
7. В дальнейшем СССР осуществил еще несколько запусков по той же программе, но все они были неудачными. Качественные снимки обратной стороны Луны были получены станцией «Зонд-3», запущенной 18 июля 1965 года.
8. Несмотря на плохое качество, снимки, полученные АМС «Луна-3», обеспечили Советскому Союзу приоритет в наименовании объектов на поверхности Луны. На карте появились кратеры и цирки Джордано Бруно, Жюля Верна, Герца, Курчатова, Лобачевского, Максвелла, Менделеева, Пастера, Попова, Склодовской-Кюри, Цзу Чунчжи, Эдисона и другие.