ПЕРВОЕ ФОТОГРАФИРОВАНИЕ ОБРАТНОЙ СТОРОНЫ ЛУНЫ
Родионова Ж.Ф., Шевченко В.В.
7 октября 1959 г. советская автоматическая станция «Луна 3» впервые сфотографировала западную часть обратной стороны Луны и передала эти снимки на Землю. Таким образом, 1959 год стал началом новой эры в области исследований небесных тел и картографирования Луны. Фотосъемка продолжалась в течение 40 минут. При разработке оборудования для фотосъемки и передачи изображений с автоматической станции была создана система ориентации, состоявшая из оптических и гироскопических датчиков, логических электронных устройств и управляющих двигателей, разворачивавших станцию в нужном направлении. Фотосъемка осуществлялась камерой с двумя объективами, имевшими разные фокусные расстояния. Фотопленка проявлялась, фиксировалась, промывалась и высушивалась автоматическими бортовыми устройствами, а затем изображение передавалось по команде с Земли на наземные приемные станции (Первое фотографирование обратной стороны Луны, 1959 г.). Изображения восточной части видимой стороны и западной части обратной стороны Луны были переданы на Землю по радиосвязи.
Легендарный конструктор космической техники, соратник и заместитель главного конструктора Сергея Павловича Королёва, академик Борис Евсеевич Черток в своих воспоминаниях о событиях далекого октября 1959 года так описывал эпизод получения первых фотографий обратной стороны Луны (Черток 1996):
«Я пристроился рядом с Богуславским у аппарата открытой записи на электрохимической бумаге. С приемного пункта докладывали:
— Дальность — пятьдесят тысяч. Сигнал устойчивый. Есть прием!
Дали команду на воспроизведение изображения. Опять ответственность лежит на ФТУ. На бумаге строчка за строчкой появляется серое изображение. Круг, на котором различить подробности можно при достаточно большом воображении.
Королев не выдержал и ворвался к нам в тесную комнатку.
— Ну что там у вас? — У нас получилось, что Луна круглая, — сказал я.
Богуславский вытянул из аппарата записанное на бумаге изображение, показал Королеву и спокойно разорвал. СП даже не возмутился.
— Зачем же так сразу, Евгений Яковлевич? Ведь это первый, понимаешь, первый!
— Плохо, много всякой грязи. Сейчас мы уберем помехи и следующие кадры пойдут нормально. Постепенно на бумаге появлялись один за другим все более четкие кадры.
Мы ликовали, поздравляли друг друга. Богуславский успокаивал, что на фотопленке, которую обработаем в Москве, все будет гораздо лучше».
На этих снимках поверхность Луны была запечатлена при освещении солнечными лучами, падающими при углах наклона близких к 90 градусам. В таких условиях на лунной поверхности плохо различаются отдельные формы рельефа, но хорошо видны детали альбедо (темные и светлые участки). К тому же множество помех отобразилось на снимках. Все это естественно мешало дешифрированию фототелевизионных изображений. Разработка методов изучения этих снимков, выявление деталей лунной поверхности, а также составление первой карты обратной стороны Луны были выполнены под руководством Ю. Н. Липского (Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга МГУ) и Н.А.Соколовой (Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэросъемки и картографии) в Москве. Одновременно и независимо такая же работа была осуществлена под руководством А.В. Маркова (Главная астрономическая обсерватория Академии наук СССР в Пулково) и в Харькове под руководством Н.П. Барабашова (Астрономическая обсерватория при Харьковском государственном университете им. А.М. Горького).
Подробное описание аппаратуры, методов получения изображений, дешифрирования снимков и результатов их обработки приведено в Атласе обратной стороны Луны, 1960 г (Атлас обратной стороны Луны, 1960). Диаметры оригинальных крупномасштабных и мелкомасштабных изображений лунного диска, полученных фоторегистраторами на Земле, составляли 25 и 10 мм соответственно. Были также использованы позитивы на фотобумаге и на фотопленке, изготовленные на аппаратах, воспроизводящих изображения по сигналам АМС, записанным на магнитную ленту. На этих позитивах диаметры лунного диска составляли 100 мм для мелкомасштабных фотографий и около 250 мм – для крупномасштабных. Многократная повторная запись всех кадров в специально подобранных режимах работы аппаратуры (фотометрические разрезы) позволила в последующем повысить возможности дешифрирования изображений московской группой ученых. Метод фотометрических разрезов состоял в многократном усилении радиотехническими средствами контрастов между имеющимися на негативе деталями выборочно, по участкам, сходным по своим фотометрическим свойствам.
Насколько нам известно, в России не было опубликовано своих карт Луны до 1960 года. Однако, первая в мире «Карта обратной стороны Луны» была составлена и издана в СССР. В процессе дешифрирования все образования лунного рельефа были разделены на три категории. К первой из них отнесены образования, имеющие четкие очертания и хорошо различимые на трех и более кадрах, а также все объекты краевой зоны видимого полушария. Ко второй категории отнесены образования, заметные только на двух кадрах. К третьей категории — образования, имеющие нечеткие очертания. Особыми условными знаками на карте выделены образования более темные и более светлые, чем окружающая местность и лучевые системы. По известным координатам станции, и ее расстоянию от Луны была построена координатная сетка во внешней перспективной проекции, использованная для привязки деталей видимой стороны Луны, чтобы по известным деталям лунной поверхности осуществить координатную привязку неизвестных до этого образований на обратной стороне Луны. По правилам, принятым Международным астрономическим союзом, имена лунным образованиям даются в память уже умерших деятелей науки и техники. Более того, соответствующие структуры МАС не рассматривают предложения ранее, чем через три года после смерти человека, память о котором предполагается увековечить. Таким образом, обеспечивается высокая ответственность при принятии решения. Ведь сохранившиеся со времен Дж. Риччиоли названия просуществовали уже в течение веков. И те имена, которые помещаются на лунные карты в наши дни, также останутся в истории человечества навечно.
С.П. Королев по возвращении в ОКБ начал приглашать к себе астрономов, с которыми рассматривал фотографии и советовался, какие имена присвоить вновь открытым образованиям на невидимой стороне. Борис Евсеевич Черток в своей книге пишет: «Королев был стратег. Он спешил взять инициативу в свои руки, опасаясь, что ее захватят в будущем, те, кто получит лучшие снимки. Надо взять все, что можно от каждого космического успеха.
27 октября в газетах была опубликована фотография обратной стороны Луны. Казалось триумф был полный. Но с присвоением имен получилась осечка. Вмешался ЦК КПСС, и столь ответственная работа была поручена специальной комиссии президиума Академии наук. После долгих споров предложения о наименованиях были переданы в ЦК для одобрения. Там не спешили… Решение президиума Академии после всех согласований было опубликовано только 18 марта 1960 года. В первоначальном проекте наименований не было Курчатова. После его смерти в феврале Келдыш и Королев добились включения его в список. Теперь его имя на карте Луны соседствует с Джордано Бруно.»
XI-ая Генеральная ассамблея МАС, состоявшаяся в 1961 г. в г. Беркли (США), Резолюцией № 2 Комиссии 16 утвердила первые 18 названий объектов на обратной стороне Луны (Resolutions Adopted at the GeneralAssemblies). Таблица 1 представляет собой фотокопию страницы материалов XI-ой Генеральной ассамблеи МАС, на которой приведен указанный список.
Таблица 1 (Transactions of the International Astronomical Union, 1961). 
Снимки, полученные с борта АМС «Луна-3», позволили обнаружить разветвленную лучевую систему кратера Джордано Бруно, сложную структуру дна кратера Циолковский, показать вновь обнаруженные светлые лучевые системы. Интересно отметить, что контур западной границы образования, названного на этой карте Морем Мечты, является западным краем бассейна, названного на современных картах бассейном Южный полюс — Эйткен. На карте также выделены образования более темные относительно окружающего вала кратеров. Поскольку, как было указано выше, первая карта обратной стороны Луны была построена в ортографической проекции, и центральным меридианом был выбран меридиан +120°, Море Краевое, Море Смита и Море Гумбольдта, рассоложенные в либрационной зоне, показаны с наименьшими искажениями. Название Море Москвы (в латинском варианте Mare Moscoviense ), официально утвержденное на Генеральной ассамблее Международного астрономического союза в августе 1961 года, нарушало сложившийся десятилетиями порядок именования лунных морей на видимой стороне Луны. Моря обычно называли или различными душевными состояниями (Море Спокойствия, Моря Ясности, Море Мечты и пр.) или связанными с водой словами (Море Влажности, Море Волн, Море Паров и пр.). Многие споры по поводу этого названия удалось остановить французскому астроному Одуену Дольфюсу, который сумел успокоить астрономическое сообщество и остановить диспут, заметив, что «Москва — это, по сути, тоже душевное состояние»
Диаметр полушария Луны на карте составил 34,76 см. Координатная сетка проведена через 10 градусов. Карта, помещенная в Атласе обратной стороны Луны, была разделена на четыре части, которые составлены с перекрытием между ними. Исходным материалом для восточной части видимой стороны (западной части карты) использована карта Уилкинса (Wilkins 1958). В этой зоне показаны Море Гумбольдта, кратеры Эндимион и Клеомед, Море Змеи, Море Кризисов, Море Краевое, Море Смита, Море Волн, Море Пены, Море Изобилия, кратеры Лангрен, Венделин, Петавий, Море Южное. Детали обратной стороны Луны, впервые увиденные землянами, показаны на ней условными знаками, их координаты определены в единой селенографической системе координат. На обратной стороне показаны кратеры: Джордано Бруно, Максвелл, Ломоносов, Эдисон, Жолио-Кюри, Жюль Верн, Герц, Попов, Лобачевский, Пастер, Цзу Чун-чжи, Менделеев, Циолковский, Склодовская-Кюри, Курчатов, а также Море Москвы, Море Мечты, Залив Астронавтов. Светлому протяженному образованию, которое по аналогии с некоторыми деталями рельефа видимого полушария было идентифицировано, как горная структура, было дано название Хребет Советский. Однако, последующие съемки при различных условиях освещения не подтвердили наличие в этом месте горного хребта и название удалили из списков наименований. Также в современной номенклатуре не сохранилось название Залив Астронавтов, хотя соответствующее морфологическое образование более поздними съемками было подтверждено.
Для сравнения на рис. 5 приведены карта отражательной способности сфотографированной области, построенная пулковскими астрономами, и карта обратной стороны Луны, составленная по материалам АМС «Луна 3» в Аризонском университете (Whitaker 1963).
Источник
Фотографии с той стороны Луны
60 лет назад, 7 октября 1959 года, советская автоматическая межпланетная станция «Луна-3» впервые в истории смогла осуществить фотосъемку обратной стороны Луны. Это событие стало важным этапом в освоении околоземного пространства и подтвердило лидерство Советского Союза в космонавтике.
Для реализации миссии были задействованы лучшие умы, которые впервые реализовывали сложнейшие задачи. Снимки были сделаны на фотоаппарат, созданный на Красногорском механическом заводе, входящем сейчас в холдинг «Швабе» Госкорпорации Ростех. Передача изображения на Землю стала возможна благодаря фототелевизионной системе, разработанной ленинградским НИИ телевидения, который сегодня входит в состав холдинга «Росэлектроника».
Ракета, управляемая «Чайкой»
Автоматическая межпланетная станция «Луна-3», или, как ее называли в советской прессе, «третья советская космическая ракета», была запущена 4 октября 1959 года ракетой-носителем «Восток-Л». Через три дня космический аппарат провел фотосессию темной стороны Луны и передал на Землю фотографии. Впервые в истории люди смогли увидеть ту часть поверхности естественного спутника, которая всегда скрыта от наших глаз, так как периоды вращения Луны вокруг своей оси и вокруг Земли практически совпадают.
В этом полете, как и во всех других полетах первых лет покорения космоса, многое было впервые. Миссия «Луны-3» стала возможной благодаря многолетнему труду сотен инженеров, разработавших ракету-носитель, разгонный блок межпланетной станции, уникальную фототелевизионную аппаратуру и автономную систему ориентации «Чайка», с помощью которой впервые в мире был на практике осуществлен гравитационный маневр.
В отличие от земных условий, в космосе нет внешней среды, в которой осуществляется движение. Не встречая никакого сопротивления, центр масс корабля может двигаться по заданной траектории бесконечно долго, а корпус корабля – беспорядочно вращаться вокруг него. В фильмах о космосе мы привыкли видеть картинку ровно идущего, устремленного носом к цели космического корабля, но в реальности именно так, кувыркаясь, и передвигаются в пространстве межпланетные станции.
Обычно это не составляет проблемы для бортовых исследований. Но «Луна-3» должна была сделать фотографии – а для этого ее следовало жестко зафиксировать. Именно эту задачу блестяще выполнил коллектив исследователей и инженеров ОКБ-1 под руководством Бориса Раушенбаха.
Автономная система ориентации «Чайка» включала солнечные и лунный световые датчики, гироскопические датчики углового вращения, электромеханический компьютер и реактивные микродвигатели ориентации, использующие в качестве топлива сжатый азот. «Луна-3» была первым в мире аппаратом, способным поддерживать ориентацию в космосе необходимый период времени.
Фотокарточки из космоса
Аппаратура для передачи изображения с космического аппарата была разработана в ленинградском НИИ телевидения. Ею стала космическая телевизионная система «Енисей».
Задачи по созданию системы ставил лично Сергей Королев. Первая задача заключалась в разработке оборудования, способного фотографировать обратную, невидимую сторону Луны и передавать изображение на Землю, вторая – в том, чтобы создать систему передачи с орбиты телевизионного изображения сначала животных, а затем и человека.
При подготовке к съемке темной стороны Луны специалисты по космической баллистике подсчитали, что даже с использованием специальной «подныривающей» траектории такая операция была возможна только один раз в год − в начале октября. Это определило сроки работы над космической камерой.
Первый вариант телесистемы «Енисей-1» был разработан всего за 4 месяца. Работа велась днем и ночью на огромном энтузиазме. «Енисей» был готов вовремя, но основное космическое оборудование сделать не успели, и запуск был отложен на год. За это время аппарат успели усовершенствовать до версии «Енисей-2». Получилась компактная и элегантная бортовая фототелекамера.
Как рассказывал один из главных разработчиков «Енисея» Петр Брацлавец, для космоса обычные, «земные» способы передачи сигнала оказались совершенно неприемлемыми. Для этого пришлось бы использовать гигантские источники энергии, которые бы в десятки раз превысили вес самой станции. Конструкторы были ограничены всего несколькими килограммами. «Обычный» сигнал, полученный от такого источника, был бы настолько незначительным, что он полностью исчез бы при земных и космических шумах.
Решение состояло в том, чтобы резко сузить полосу частот с замедлением построчной передачи изображения. Для системы космических камер «Енисей» были разработаны два режима: кадр за 10 секунд и для получения достаточно качественного изображения − кадр за 30 минут. И это было вполне приемлемо. Как говорил сам Брацлавец, «если человечество на протяжении тысячелетий не могло взглянуть на обратную сторону Луны, то полчаса можно и подождать».
Курьезы разработки
Другой серьезной проблемой стала фотохимическая часть задания. Отечественная пленка, которую использовали для аэрофотосъемки, не годилась для космоса, где требовалась гораздо большая чувствительность. И тогда Брацлавец с коллегой идут на риск, который мог стоить им если не жизни, то, совершенно точно, профессии: под видом советской фотопленки они используют в проекте американскую пленку нужного качества, добытую из сбитых шаров-разведчиков. Эта информация стала известна только после распада СССР.
Во время подготовки к полету тоже были курьезные и опасные моменты, о которых можно было рассказать только гораздо позже самих событий. Станция «Луна-3» собиралась на полигоне в большой спешке и с массой накладок – нужно было успеть запуститься 4 октября, иначе полет откладывался еще на год. Во время испытаний «Енисей» показал неисправность. Отремонтировать камеру за два часа взялся сам Брацлавец, а Королев лично приказал на это время поставить у дверей автоматчиков, чтобы никто не мешал работе. Понимая, что за отведенное время проблему не решить, конструктор заменяет основную камеру на резервную, поменяв шильдики с номерами. А кроме того, уже перед самым запуском Брацлавец успевает снять с объективов крышки, которые забыли убрать монтажники. Не сделай он этого, и весь полет прошел бы впустую.
«Луна-3» летит к Луне
7 октября 1959 года, спустя трое суток после успешного старта, станция «Луна-3» оказалась в заданной точке траектории. Обратная сторона Луны находилась прямо перед ней на расстоянии 65 200 километров, Солнце было позади, а Земля, свет которой мог помешать системе ориентации, оказалась далеко в стороне. Непосредственно перед съемкой «Чайка» придала станции кратковременное вращательное движение, чтобы солнечные лучи равномерно прогрели ее корпус и процессы химической обработки полученных снимков прошли без проблем, а в ходе самого фотографирования постоянно удерживала движущуюся станцию кормой к Солнцу.
В 6 часов 30 минут по московскому времени «Енисей» начал фотосъемку Луны. Фотографирование двумя аппаратами с разными объективами длилось 40 минут, после чего прямо на борту фотопленка была автоматически проявлена.
Положение автоматической межпланетной станции «Луна-3» при фотографировании обратной стороны Луны.
Фото: Российский государственный архив научно-технической документации
Станция наблюдения за ходом полета находилась в Крыму. Внимание к «Луне-3» было такое, что на территории полуострова во время сеанса связи выключались все устройства, которые могли создать помехи. На первый сеанс связи «Луна-3» не вышла, что вызвало большое волнение в команде. Дальше сильные шумы мешали принять информацию, и только 18 октября стабильный сигнал позволил передать первые 40 изображений обратной стороны Луны. 22 октября связь со станцией оборвалась.
Вся операция проходила в режиме строжайшей секретности. Простые граждане узнали об очередной победе советской космонавтики из новостей только 26 октября. На следующий день сенсационные фотографии обратной стороны Луны появились на первых страницах всей мировой прессы.
Лунный фотоаппарат из Красногорска
Сам фотоаппарат АФА-Е1, который снимал Луну, был изготовлен на Красногорском механическом заводе. Создание подобных аппаратов для инженеров КМЗ было в новинку. Нужно было придумать, как защитить пленку от радиационного излучения, сделать аппаратуру и иллюминатор приборного контейнера устойчивыми к воздействию условий космического пространства, о котором в то время было известно не так уж много. Были очень высокие требования по весогабаритным характеристикам и еще более жесткие – по срокам.
Вспоминает Владимир Шпачинский, ведущий исследователь проекта: «Незадолго до запуска, где-то на протяжении двух с половиной недель, мы, молодые инженеры научно-исследовательского отдела ЦКБ, в буквальном смысле не выходили из лаборатории Л. Кривовяза, где проходила экспериментальная отработка аппаратуры. Спали здесь же, прямо на столах. Короткое время на отдых, и снова брались за эксперименты. Мы не могли сорвать установленные сроки, так как понимали: это приведет к срыву космических сроков пуска, а значит, и всей программы полета в целом».
Разработка была завершена вовремя, были переданы все необходимые рекомендации. О дате запуска станции сотрудники КМЗ не знали. Но когда услышали сообщение по радио об успешном получении фотографий – радости не было предела. Фотоаппарат был удостоен Ленинской премии, сотрудники КБ и завода получили государственные награды. Разработка АФА-Е1 послужила отправной точкой для дальнейших исследований красногорского предприятия в космическом направлении.
Море Москвы на первом глобусе Луны
Несмотря на то что качество фотографий обратной стороны Луны было слабым, это была бесценная информация. Материалы съемки были переданы в пулковскую и харьковскую обсерватории, а также в Государственный астрономический институт. В результате дешифровки снимков было выявлено почти 500 новых деталей Луны. В 1960 году был издан «Атлас обратной стороны Луны», а затем – первый глобус Луны.
Благодаря тому, что Советский Союз первым смог провести съемку, наши ученые получили приоритет в наименовании открытых лунных объектов. Так на карте Луны появились горный хребет Советский, море Москвы, кратеры Курчатов, Лобачевский, Ломоносов, Циолковский, Менделеев и другие.
Система ориентации «Чайка» легла в основу множества систем управления межпланетными и пилотируемыми космическими кораблями, системы автоматического и ручного управления и стыковки пилотируемых космических аппаратов, а также бортовых цифровых ЭВМ серии «Салют». Система «Енисей» дала начало эпохе космического телевидения. Полет станции «Луна-3» подтвердил первенство Советского Союза в освоении космоса и ознаменовал новый этап в международной космической гонке.
События, связанные с этим
Александр Пистолькорс – патриарх радиотехники
Источник