«Луна-3»: как в 1959 году сфотографировали обратную сторону Луны

7 октября 1959 года автоматическая станция «Луна-3» сфотографировала обратную сторону Луны. Снимки были нечёткими, но показали местность, которую невозможно рассмотреть с Земли напрямую. Для этого аппарат должен был не только долететь до Луны: ему предстояло сделать фотографии, проявить плёнку и передать изображение домой по радио.

Почему обратную сторону не видно с Земли

Луна поворачивается вокруг своей оси примерно за то же время, за которое обходит Землю. Поэтому к нам постоянно обращено в основном одно полушарие. Небольшие изменения видимой области не позволяют получить с Земли прямой обзор центральных районов противоположного полушария. Более мощный наземный телескоп не устраняет эту геометрическую преграду.

Обратная сторона при этом не является вечно тёмной. Она получает солнечный свет и проходит свой цикл дня и ночи. Материал NASA Scientific Visualization Studio наглядно показывает смену её освещения и отличия рельефа. Слова «обратная» и «тёмная» описывают разные вещи: положение относительно Земли и наличие солнечного света.

Чтобы увидеть скрытое полушарие, нужно было изменить точку наблюдения. «Луна-3» решила именно эту задачу. Её камера оказалась там, откуда освещённая обратная сторона была доступна съёмке.

Три даты полёта

Станцию запустили 4 октября 1959 года. 6 октября она прошла около Луны, а на следующий день начала фотографирование, глядя на её освещённую поверхность после пролёта. Последовательность событий изложена в историческом обзоре NASA о лунных полётах 1959 года.

Полезно различать:

• 4 октября — запуск с Земли;
• 6 октября — пролёт у Луны;
• 7 октября — съёмку обратной стороны.

Дата запуска не является датой первого кадра. Это небольшое уточнение помогает избежать частой ошибки в юбилейных рассказах.

Всего двумя годами раньше первый искусственный спутник Земли продемонстрировал возможность орбитального полёта. Новая задача требовала получить содержательные изображения у другого небесного тела. Радиосигнал теперь должен был не только сообщать о существовании аппарата, но и нести информацию о невидимой прежде местности.

Фотолаборатория без фотографа

«Луна-3» пользовалась фотографической плёнкой. Свет создавал на ней скрытое изображение, которое необходимо было проявить. На Земле такую работу выполнял человек в лаборатории; на станции её выполняла автоматическая система.

После обработки кадры сканировали, преобразуя различия светлых и тёмных участков в передаваемый сигнал. NASA описывает эту последовательность в материале The Averted Side of the Moon: съёмка на 35-миллиметровую плёнку, автоматическое проявление, сканирование и передача на Землю.

Таким образом, домой поступала информация об изображении, а не сама плёнка. Для понимания процесса можно представить четыре отдельных этапа:

• камера получает оптическое изображение;
• химическая обработка делает его доступным для считывания;
• сканирование последовательно измеряет изображение;
• радиолиния передаёт результат к наземным приёмникам.

Этот разбор объясняет, почему удачный кадр ещё не означал завершённый эксперимент. Требовалось сохранить его, считать и доставить сведения на Землю. Сбой на любом следующем этапе мог лишить исследователей результата уже состоявшейся съёмки.

Что показали первые кадры

По описанию первого изображения NASA, серия включала 29 фотографий и охватывала примерно 70 процентов обратной стороны. Число снятых кадров не следует автоматически считать числом одинаково качественных изображений, полученных на Земле. Охват поверхности и чёткость деталей — тоже разные характеристики.

Даже грубые изображения позволили увидеть, что обратное полушарие отличается от привычного лунного диска. На нём гораздо меньше крупных тёмных областей, называемых морями. Это название историческое: оно не означает, что на снимках видны открытые водоёмы.

Для исследователя здесь важен сам переход от предположения к наблюдению. Можно заранее ожидать определённый вид поверхности, но снимок даёт материал для проверки. Он позволяет сравнивать области, искать крупные особенности и ставить вопросы, на которые потребуются новые наблюдения.

При этом первая съёмка не была подробной картой каждого кратера. На размытом изображении нельзя уверенно различить всё то, что видно на современных лунных картах. Последующие аппараты существенно расширили и уточнили картину.

Пролёт, посадка и возвращение грунта — разные задачи

«Луна-3» не садилась на поверхность ради этих фотографий. Её достижение состояло в дистанционной съёмке после пролёта. Позднее «Луна-9» решала задачу мягкой посадки, а «Луна-16» — автоматической доставки образцов на Землю.

Эти миссии не следует складывать в одну историю об аппарате, который сразу сфотографировал, исследовал поверхность и вернулся домой. В каждом случае различались и способ получения сведений, и инженерные условия. Фотографию можно передать радиосигналом; образец вещества требует физической доставки.

В общей истории советской космической программы этот полёт важен как самостоятельный опыт получения изображений. Его стоит оценивать по собственной задаче, а не по возможностям более поздних аппаратов.

Как оценивать снимок 1959 года

Сравнивая первые кадры с современной фотографией, легко заметить только технические недостатки. Но исторический вопрос другой: какую новую информацию удалось получить средствами того времени?

У «Луны-3» результат складывался из нескольких связанных успехов: подходящей точки наблюдения, работоспособной камеры, автоматической обработки и передачи изображения. Удалённая фотолаборатория сделала доступной область, которую наземная астрономия не могла рассмотреть напрямую. Нечёткий кадр оказался важным именно потому, что был первым проверяемым взглядом на прежде скрытое полушарие.