Телескоп не видит «Аполлон» на Луне, и это нормально

Орбитальный телескоп «Хаббл» различает галактики в миллиардах световых лет, но следов посадочных модулей на Луне он не покажет. Скептики видят в этом подвох, физики видят обычную арифметику углов. Разбираемся, какие приборы всё-таки сумели разглядеть места высадки американских астронавтов и почему большой телескоп здесь бессилен.

Фото: NASA/GSFC/Arizona State University, общественное достояние (public domain), NASA Image and Video Library, снимок PIA12897, https://images.nasa.gov/details/PIA12897. На снимке: район посадки «Аполлона-14» по данным камеры LROC, кадрированный фрагмент; посадочная ступень и тропы астронавтов. Это не «Аполлон-11» и не снимок с Земли

Арифметика угла

Среднее расстояние от Земли до Луны составляет около 384 400 километров. Взлётно-посадочный модуль «Аполлона» выглядел так: диаметр посадочной ступени без опор 4,22 метра, а с выдвинутыми опорами ширина достигает 9,4 метра. Простая пропорция показывает, что ступень шириной 4,22 метра с такого расстояния занимает угол около 0,002 угловой секунды.

Теперь о возможностях телескопов. Предел разрешения любого прибора задаёт дифракция: чем больше диаметр зеркала, тем тоньше детали он различает. Зеркало «Хаббла» имеет диаметр 2,4 метра, и, как отмечают справочные источники, на Луне он различает детали размером не меньше 55-69 метров. Это в 13-16 раз больше ширины самой посадочной ступени.

Наземные гиганты в такой задаче не лучше. В 2002 году Очень большой телескоп Европейской южной обсерватории (VLT) снял Луну с разрешением около 130 метров, чего недостаточно для объектов размером в 4 метра. Наземным приборам мешает, среди прочего, земная атмосфера, размывающая изображение. По грубой оценке для зелёного света, чтобы различить предмет в 4 метра на лунной поверхности, нужно зеркало диаметром порядка 60 метров. Для сравнения, строящийся Чрезвычайно большой телескоп ESO будет иметь зеркало диаметром 39 метров, а его теоретический предел для видимого света составит около 6-7 метров на Луне.

Поэтому отсутствие следов «Аполлона» на снимках «Хаббла» не противоречит ничему. Физика просто не допускает такой съёмки с Земли или с околоземной орбиты. Для настоящего изображения нужно приблизиться к цели.

Кто на самом деле снял места высадки

Лунный разведывательный орбитальный аппарат NASA (LRO) стартовал 18 июня 2009 года с мыса Канаверал на ракете «Атлас V». Основную съёмку он вёл с круговой орбиты высотой около 50 километров. Узкоугольная камера LROC на таком расстоянии даёт примерно 0,5 метра на пиксель при ширине полосы около 2,5 километра (5064 пикселя). Аппарат находится примерно в 7700 раз ближе к Луне, чем Земля.

Уже 17 июля 2009 года NASA опубликовало первые инженерные снимки мест посадки «Аполлонов» с номерами 11, 14, 15, 16 и 17: на них видны посадочные ступени модулей. Снимки района посадки «Аполлона-12» вышли 3 сентября 2009 года. На них различимы ступень «Интрепид», комплекс научных приборов ALSEP, автоматическая станция «Сервейер-3», а также тропы, протоптанные астронавтами. Снимок в начале статьи, это кадрированный фрагмент изображения LROC, показывает район посадки «Аполлона-14», а не «Аполлона-11»: посадочная ступень выглядит тёмной точкой, а от неё тянутся тонкие линии троп астронавтов.

Позже орбиту изменили, и в некоторых частях витка разрешение снижается примерно до 2 метров на пиксель. Но и на таких снимках LROC различимы посадочные ступени и их тени. Данные аппарата публикуются открыто, и любой исследователь может их проверить.

Были и другие орбитальные приборы. Японский зонд SELENE (JAXA), запущенный 14 сентября 2007 года и работавший на высоте около 100 километров, в мае 2008 года обнаружил «гало» от выхлопа двигателя лунного модуля «Аполлона-15». Трёхмерная реконструкция рельефа по его данным совпала со снимком, сделанным на поверхности астронавтами.

Лазерная линейка длиной в 384 тысячи километров

Есть и способ, который не требует снимков. Астронавты оставили на Луне уголковые отражатели: три массива привезли «Аполлон-11», «Аполлон-14» и «Аполлон-15», причём массив «Аполлона-15» примерно втрое больше двух других. Советские «Луноходы» тоже несли отражатели, но меньшего размера. Лазерный луч с Земли возвращается строго туда, откуда пришёл, и по времени полёта можно вычислить расстояние.

Первые отражённые сигналы поймали быстро. Обсерватория Лика (США) с 3,1-метровым телескопом зафиксировала возврат луча от отражателя «Аполлона-11» 1 августа 1969 года. Отражатель «Аполлона-14» развернули 5 февраля 1971 года, и обсерватория Макдональда в Техасе поймала сигнал в тот же день. Массив «Аполлона-15» был установлен 31 июля 1971 года, и обсерватория Макдональда зафиксировала его в течение нескольких дней.

Масштаб эксперимента впечатляет: по оценкам из справочной литературы, в сторону отражателя уходит порядка 3×10^17 фотонов, а возвращаются лишь единицы. И этого достаточно. Долгие ряды таких измерений показали, что Луна удаляется от нас примерно на 3,8 сантиметра в год, а точность определения расстояния измеряется миллиметрами. Среди обсерваторий, которые вели наблюдения, были Пик-дю-Миди во Франции, обсерватория Лазурного берега, астрономическая обсерватория в Токио и американская APOLLO в Нью-Мексико.

Образцы, радиосигналы и мнение россиян

Шесть пилотируемых экспедиций доставили на Землю около 380 килограммов лунного грунта. Для сравнения, три советские автоматические станции «Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24» привезли суммарно 326 граммов. Образцы «Аполлонов» отличаются от земных пород и метеоритов, а большинство старше самых древних земных пород более чем на 200 миллионов лет.

Радиосигналы с Луны тоже принимали независимо. Обсерватория Паркса в Австралии приняла сигнал выхода «Аполлона-11» на поверхность и записала его на плёнку. Её антенна оказалась крупнее, чем у станции NASA Хоннисакл-Крик. Советский Союз тоже следил за полётами «Аполлонов» собственными средствами слежения.

Любопытна и статистика. По данным опроса ФОМ 2000 года, 72% опрошенных россиян (выборка 1500 человек) считали высадку реальной, а 28% полагали, что её подделали. В США в 2019 году по опросу C-SPAN и Ipsos в реальность высадок верили 94% респондентов.

Коротко о главном

• Почему нельзя увидеть с Земли: объект размером 4,22 метра на Луне занимает около 0,002 угловой секунды, а лучшие приборы различают сотни и десятки метров.
• Что видно с орбиты: с высоты примерно 50 километров аппарат LRO снимает посадочные ступени, тени и тропы астронавтов с разрешением около 0,5 метра на пиксель.
• Что проверяется без картинок: лазерная локация отражателей «Аполлона-11», «Аполлона-14» и «Аполлона-15» ведётся десятилетиями.
• Что лежит в лабораториях: около 380 килограммов лунного грунта.

Вопрос «почему телескоп не видит следы» вполне законен, но ответ на него лежит в оптике, а не в конспирологии. И тот факт, что разные страны, приборы и методы дают согласованную картину, делает вывод о реальности высадок очень надёжным. Скептицизм полезен, когда подкрепляется расчётом, а здесь расчёт как раз всё объясняет.