Я поставил перед собой цель найти на Луне места посадок двух советских автоматических межпланетных станций «Луна-9» и «Луна-13». До сих пор неизвестно точно где они находятся, хотя все последующие аппараты, начиная с «Луны-16» обнаружены. Их поиск осуществляется по спутниковым снимкам космического аппарата NASA LRO, но качество его снимков, зачастую, оставляет желать лучшего, собственно поэтому первые «Луны» пока не найдены.
Если я не справлюсь с задачей, надеюсь мой опыт пригодится другим в поисках, но возможно ли аппараты рассмотреть физически?Сегодня известны и многократно сфотографированы места посадок космических аппаратов NASA Surveyor, пилотируемых кораблей Apollo, советских аппаратов серии «Луна» с 16-й по 24-ю. Все попытки достижения Луны XXI века также засняты LRO, включая неудачную «Луну-25»:
Технология посадки «Луны-9» и «Луны-13» отличалась и от их современников и от нынешних аппаратов, поэтому мы точно не знаем как именно должна выглядеть их «посадочная площадках» в съёмке LRO. Однако мы можем сравнивать похожие по размеру или последовательности посадки аппараты из числа найденных и изученных.
Посадка «Луны-9» и «Луны-13» предполагала разделение перелётного двигательного отсека и спускаемого аппарата. Поэтому на поверхности где-то должно находиться по два элемента от каждой посадки. Фактически таких элементов должно быть ещё больше: во время приближения к Луне от перелётного отсека отделялись на высокой два боковых приборных блока. Сами блоки были небольшого размера, но их удар о поверхность на скорости 2,6 км/с должен оставить следы.
А после посадки, от спускаемого аппарата при помощи взрыва отделялись два надувных баллона-амортизатора («подушки безопасности»).
Максимальный интерес для поисков представляют только перелётный отсек, как самый большой и потенциально заметный элемент на поверхности, и сами «Луна-9 -13», как имеющие наибольшую историческую значимость.
В советское время, два элемента «Луны» — перелётный отсек и спускаемый аппарат — часто старались изображать вместе, на относительно небольшом расстоянии друг от друга.
Но фактически мы не можем знать какое расстояние между ними, поэтому нет смысла искать их вместе. На видео с испытаний видно, как сильно подпрыгивает спускаемый аппарат после отделения, и это на Земле. К тому же бросок с вышки имеет нулевую горизонтальную скорость, а при посадке на Луне она могла насчитывать метры или десятки метров в секунду.
Разрешение снимков LRO в разных частях Луны может колебаться от 0,35 м на пиксель, до 0,8 м на пиксель или больше. Это гораздо хуже чем 0,25 м на пиксель, которые снимает MRO на Марсе, по снимкам которого я нашел «Марс-3», и мы искали «Марс-6».
Если взять спутниковый снимок «Марса-3», который похож на «Луну-13», и искусственно изменить разрешение с 0,25 до 0,8 м на пиксель, то становится ясно, что «Луна-9» и «Луна-13» абсолютно не распознаваемы в таком качестве:
Если сравнить два основных элемента «Луны-9 -13» с другими аппаратами, то масштабы будут примерно такие:
Как видим спускаемый аппарат «Лун» меньше чем какой-либо другой аппарат, самостоятельно садившийся на Луну. Ближайший аналог по габаритам на поверхности — американские Surveyour. Зато перелётный отсек можно сравнить с японским Hakuto-R, они близки по габаритам и массе.
Это всё говорит в пользу поиска перелётного отсека, и уже от него стоит искать вторую часть. Здесь нам помогает не только размер отсека, но и след от удара, который он должен оставить на поверхности.
Лунный грунт обладает интересными свойствами. Если на него воздействовать грубой силой: уронить камень, наступить ногой, проехать колесом с грунтозацепами, в общем как-то взрыхлить, то он становится угольно черным в полуденном свете (это важно). Если же воздействовать на него мягко, например струёй ракетных газов, или потоком мелкой пыли, то поверхность становится наоборот светлее. Поэтому места посадок и больших и малых аппаратов имеют облик по схожей структуре:
— внешнее светлое «гало», от воздействия ракетных двигателей;
— тёмный грунт вокруг аппарата, взрыхлёный близко работающей ракетной струёй и/или ударом корпуса и посадочных ног;
— сам аппарат, возвышающийся над поверхностью, и отбрасывающий вниз тень, такую же тёмную, как и грунт под аппаратом.
В зависимости от условий освещения и свойств оболочки посадочного отсека он может или теряться на фоне черного пятна в месте посадки, или наоборот выделяться ярким пикселем на фоне черного пятна грунта. Но как он будет выглядеть в случае с «Луной-9 -13» мы точно не знаем. Зато мы знаем, что ракетные двигатели советских «Лун» должны оставить меньше следов на поверхности, чем у тех же Surveyor. Американские аппараты совершали мягкую посадку на ракетной струе, то есть её воздействие было сильнее, а «Луна-9 -13» отключали главный двигатель за 250 м от Луны, и до поверхности работали только боковые двигатели малой тяги.
Теперь кажется всё просто: ищи темное пятно. Проблема в том, что там таких пятен множество. Следы падения микрометеоритов и вторичных метеоритов (выброшенных из кратера при падении больших астероидов), выглядят такими же тёмными пятнами.
Разницу можно определить только в другом режиме освещения — боковом, когда выступающий над поверхностью аппарат отбрасывает тень. След падения метеорита либо не отбрасывает тени, либо виден выбитый кратер. Это означает, что во время поиска «Лун» следует обращать внимание на все тёмные пятна в области поиска, и у каждой проверять нет ли тени в сторону.
Есть ещё один фактор, который вносит неопределённость — скорость удара о поверхность и состояние перелётного отсека после удара. Американские Surveyor дают хорошее представление, как могут выглядеть перелётные ступени «Лун» при условии, что они не разрушились при ударе. Но у нас есть другой аналог: Hakuto-R Mission 1 — это неудачный аппарат японской частной космической компании iSpace. Во время посадки у него произошла ошибка в программе из-за человеческого фактора, поэтому аппарат ударился о поверхность на скорости 10-20 м/с. И он разрушился на мелкие обломки, среди которых виден единственный фрагмент в виде одного пикселя (см. схему выше).
Если перелётный отсек «Луны» разрушился при ударе, как Hakuto-R то след на поверхности должен остаться больше чем у Surveyour, и иметь следы разброса фрагментов в каком-то одном направлении — и это будет заметнее. Но мелкие обломки могут быть незаметны при разрушении, а главного отличительного признака — тени от выступающего над поверхностью аппарата — может уже не быть, а значит оно будет похоже на место падения метеорита. То есть во время поисков нужно рассматривать два возможных облика места посадки: похожее на Surveyor или похожее на Hakuto-R.
С самим спускаемым аппаратом «Луны-9» и «Луны-13» ещё сложнее. Если взять реконструкцию места посадки «Луны-9», который был создан на основе фотопанорамы с самого аппарата, и уменьшить масштаб до 0,8 м на пиксель, то мы получим совершенно нечитаемую картину:
По снимкам LRO мы не сможем отличить «Луны» от окрестных камней сравнимого размера, но мы можем быть хотя бы уверены, что объекты такого размера в принципе будут видны на поверхности хотя бы в виде двух-трех пикселей.
Чтобы в этом убедиться, я решил взглянуть на близкий аналог по габаритам — сейсмометр PSEP (Passive Seismic Experiment Package), который был размещён на Луне экипажем Apollo 11.
Размер PSEP 180х107 см и высота 74 см, что довольно близко к «Луне-9» в разложенном состоянии: 160х160х60 см.
При съемке из космоса спутником LRO в разрешении 0,4 м его видно довольно хорошо, особенно если удачно ложатся блики, но даже при разрешении 0,8 м можно стабильно рассмотреть пару пикселей:
Поэтому оправдание «Мы не нашли «Луну-9» потому что это физически невозможно», точно не сработает. Осталось лишь осмотреть 8 тыс кв км поверхности Луны, и найти на них тёмное пятно и пару светлых пикселей.
Поддержать поиски можно с помощью краудфандинговой площадки «ПланетаРу», где можно не просто задонатить, но и выбрать себе фото из космоса, «Путеводитель по космическим местам России», лекцию о космосе, разговор с космонавтом или другие бонусы…
Если вы не в России, то поддержать можно через Boosty или Patreon.
Свежие комментарии