Трофейная пленка и 1000 бутылок шампанского: как СССР впервые снял темный «затылок» Луны
65 лет назад Советский Союз дал ответ человечеству на древний вопрос: «Что находится на невидимой с Земли стороне Луны?» «Третья советская ракета», позже названная автоматической станцией «Луна-3», сфотографировала эту сторону и передала телевизионное изображение на Землю.
Многие тысячелетия человек, смотря в ночное небо, пытался разгадать тайны ночного светила. Первыми преуспели в изучении Луны древнегреческие философы. Демокрит Абдерский (ок. 460 до н. э., — ок. 370 до н. э.) учил, что пятна на Луне — это огромные горы и долины. Аристотель (384 — 322 гг. до нашей эры) понимал, что Луна имеет форму шара и светит отраженным солнечным светом. Аристарх Самосский (310 — 230 гг. до н. э.) за 1800 лет до Николая Коперника утверждал, что Земля вращается вокруг Солнца, а Луна вокруг Земли. Он считал, что расстояние до Луны равно десятикратному диаметру Земли (ошибся всего примерно в три раза, и это почти два тысячелетия назад!).
Все они и их последователи понимали, что Луна все время повернута к Земле только одной стороной. Эта видимая сторона (около 60% поверхности) подробно стала исследоваться после того, как в 1607 году свою зрительную трубу продемонстрировал в Гааге голландский очковый мастер Иоанн Липперсгеемский, а в 1609-м Галилео Галилеей направил свой телескоп (с 32-х кратным увеличением) на Луну. А вот невидимая сторона Луны (40% поверхности) была абсолютно недостижима для исследований до октября 1959 года.
Загадка, отгаданная в октябре 1959 года
Сообщение ТАСС о пуске в Советском Союзе третьей космической ракеты: «В соответствии с программой исследования космического пространства и подготовки к межпланетным полетам 4 октября 1959 года в Советском Союзе успешно осуществлен третий пуск космической ракеты. На борту ракеты установлена автоматическая межпланетная станция. Запуск осуществлен с помощью многоступенчатой ракеты. Последняя ступень ракеты, получив заданную скорость, вывела автоматическую межпланетную станцию на требуемую орбиту. Орбита выбрана таким образом, чтобы обеспечить прохождение станции вблизи Луны и облет Луны. Автоматическая межпланетная станция пройдет от Луны на расстоянии около 10 тысяч километров и, обогнув Луну, при своем дальнейшем движении пройдет в районе Земли… Последняя ступень третьей советской космической ракеты имеет вес, равный 1553 кг (без топлива)…».
В сообщении приведены и другие цифры. Общий вес автоматической межпланетной станции 278,5 кг. На последней ступени размещена измерительная аппаратура с источниками питания весом 156,5 кг. Суммарный вес полезной нагрузки составляет 435 кг. Интересно, что в газетах не публиковалась задача станции: съемка невидимой стороны Луны.
Только 19 октября, когда «Луна-3» завершила первый полный виток вокруг пары Земля—Луна, в газетах было опубликовано сообщение: «… При облете Луны было произведено фотографирование обратной стороны Луны, невидимой с Земли. Данные научных измерений и фотографирования обрабатываются. Результаты обработки будут опубликованы…». Публикация состоялась 27 октября 1959 года на первой полосе газеты «Правда», спустя 23 дня после запуска, 14 ней после получения изображений со станции.
Советская наука одержала новую блестящую победу: «С борта автоматической межпланетной станции получены изображения недоступной до сих пор исследованиям невидимой с Земли части Луны. Фотографирование продолжалось около 40 минут Передача телевизионных изображений осуществлена на космических расстояниях. Автоматическая межпланетная станция продолжает полет в космическом пространстве».
В этом, трехсотом номере газеты кроме одной из фотографий обратной стороны Луны дали аннотированную версию изображения с выделенными деталями рельефа и статью о самой АМС с ее фотографией.
Предварительное ознакомление с первыми фотографиями позволило ученым сделать важные выводы об особенностях ее поверхности. На опубликованном изображении был виден светлый диск невидимого полушария Луны с темными «морями» в районе экватора. Хорошо заметны несколько крупных кратеров. Уже приняты и опубликованы названия замеченных объектов поверхности: большая темная поверхность названа Морем Москвы с заливом Астронавтов. Другое море получило название Море Мечты — в честь первой советской космической ракеты, которая стала первой искусственной планетой.
Самые крупные кратеры получили имена великих ученых: Циолковский, Ломоносов, Жолио-Кюри. Горный хребет назван Советским. После обработки полученных фотографий обнаруженным кратерам присвоили названия: Джордано Бруно, Менделеев, Склодовская-Кюри и другие. Объекты с этими названиями до сих пор на любой карте невидимого лунного полушария.
О чем газеты не писали
В постсоветское время стали известны подробности этого великого достижения. Трехступенчатая ракета-носитель 8К72 № Л1-8 (позже названная «Восток-Л») стартовала 4 октября 1959 года с площадки №1 5-го Научно-исследовательского испытательного полигона Министерства Обороны СССР (будущий космодром Байконур). Она вывела на высокоэллиптическую околоземную орбиту «3-ю советскую космическую ракету» (третья ступень ракеты-носителя) с автоматической межпланетной станцией Е-2А №1 (позже названа «Луна-3») с наклонением 75° к плоскости земного экватора и периодом обращения вокруг тандема Земля—Луна около 15,5 суток. В отличие от предыдущих лунных станций — «Луны-1» и «Луны-2» — «Луна-3» вышла на орбиту и выполнила программу полета с первой попытки.
Ракета-носитель и автоматическая станция созданы в ОКБ-1 НИИ-88 под руководством главного конструктора С.П. Королева. Траектория полета была рассчитана под руководством М.В. Келдыша в Институте прикладной математики им. В.А. Стеклова. Система ориентации аппарата «Чайка», необходимая для стабилизации аппарата во время съемки и сброса телевизионной картинки на Землю, создана коллективом под руководством Б.В. Раушенбаха, впервые в мире решившим задачу управления аппаратами в космическом пространстве.
Как проходил полет станции
Космический аппарат Е-2 «Луна-3» массой 278,5 кг был герметичным, заполнен азотом под давлением около 1000 мм.рт.ст. На борту аппарата установлены следующие системы: радиотехническая, телеметрическая, фототелевизионная «Енисей-2», ориентации (относительно Солнца и Луны), энергопитания (с солнечными батареями), терморегулирования, и комплекс научной аппаратуры.
После старта с космодрома Байконур «Луна-3» по сильно вытянутой околоземной орбите прошла от Луны на расстоянии 6200 км и направилась к Земле. Выбранная схема облета использовала гравитацию Луны для изменения траектории полета «Луны-3», чтобы при возвращении к Земле она оказалась над Северным полушарием, где были расположены советские наблюдательные пункты, принимающие с него информацию. Таким образом впервые в мире был на практике осуществлен гравитационный маневр.
7 октября 1959 года с расстояния 66 800 км от поверхности состоялось 40-минутное фотографирование невидимой стороны Луны. Во время съемки станция поддерживала стабильную ориентацию с помощью системы «Чайка», в которой получаемая от солнечных и лунных датчиков, а также гироскопов информация обрабатывалась счетно-решающим устройством, команды от которого поступали на микродвигатели ориентации, использующие в качестве рабочего тела сжатый азот.
Фотографирование, обработку и передачу изображений на Землю выполнила фото-телевизионная аппаратура «Енисей-2». Она была разработана во Всесоюзном НИИ телевидения (НИИ-380) в Ленинграде. Ее вес всего 24 кг. В ее состав входила фотокамера, проявочная машина, телекамера и аппаратура передачи аналогового телевизионного сигнала на наземные измерительные пункты. Работа всех частей аппаратуры была строго синхронизирована.
Фотография, которая не должна была получиться
Съемка Луны производилась 7 октября 1959 года фотокамерой «АФА-Е1», разработанной на Красногорском механическом заводе. Эта камера имела два объектива: один (фокусное расстояние 200 мм) и второй (500 мм). Съемка производилась на 35 миллиметровую пленку, на которой помещалось 40 кадров, сразу двумя объективами одновременно. Получалось два кадра одного и того же участка поверхности с различным разрешением. Отдельной проблемой, которую пришлось решать создателям, была защита пленки от действия космической радиации.
Необходимого качества фотопленки в СССР в то время не производили. Потому для съемки Луны использовали особую, устойчивую к радиации и перепадам температуры кинопленку, которую изъяли из регулярно сбиваемых над территорией СССР американских разведывательных высотных зондов.
После завершения съемки пленка автоматически была проявлена и высушена. После получения команды на передачу изображения на Землю пленка протягивалась перед бортовой телекамерой с заданной скоростью, и полученное аналоговое изображение в реальном времени транслировалось на наземные измерительные пункты. Впервые в телевизионной технике вся телевизионная аппаратура комплекса «Енисей», кроме электронно-лучевой трубки, была выполнена полностью на полупроводниковых приборах, с использованием печатного монтажа.
На измерительных пунктах изображение принималось специально созданной аппаратурой, а его фиксация производилась тремя дублирующими друг друга способами: съемкой камеры бегущего луча на кинопленку, фотографированием с экрана скиатрона (электроннолучевой трубки с эффектом запоминания медленно изменяющегося изображения) с записью на магнитную ленту и прямым выводом изображения на термохимическую бумагу.
Рассказывают, что С. П. Королев подарил первый снимок директору Крымской астрофизической обсерватории А.Б. Северному, сделав на обороте такую надпись: «Уважаемому А.Б. Северному, первая фотография обратной стороны Луны, которая не должна была получиться. Королев. 7 октября 1959 года».
Основные результаты
После нескольких неудач из-за помех 18 октября удалось получить 17 изображений. Среди помех можно было рассмотреть наиболее крупные детали поверхности, а после дешифровки кадров различимыми оказались 399 деталей невидимой стороны и 100 видимой, необходимых для привязки к общей карте Луны.
После пролета мимо Земли 22 октября связь со станцией прекратилась, но она сделала еще 10 оборотов (облетов Луны больше не было, так как ее траектория сместилась относительно плоскости орбиты АМС). Только 20 апреля 1960 года станция вошла в атмосферу Земли и прекратила свое существование.
Впервые получены, зафиксированы и нанесены на карту почти 400 деталей рельефа невидимой с Земли стороны Луны, которым Советский Союз получил право дать названия.
Интересный факт: В 1957 году известный французский винодел Анри Мэр заключил с советским консулом пари на 1000 бутылок шампанского, что советские спутники не смогут «увидеть» темную сторону Луны. Когда фотографии обратной стороны Луны опубликовали газеты всего мира, Анри Мэр признал свое поражение и отправил 1000 бутылок французского шампанского в Академию наук СССР. Как вспоминает Б. Е. Черток в книге «Ракеты и люди. Фили — Подлипки — Тюратам», С. П. Королев рассказывал им про это шампанское, добавляя, что каждому должно достаться по две бутылки.
Неизвестно, всем ли работникам ОКБ-1 досталось это шампанское, но одна из бутылок хранится в экспозиции Музея космонавтики.
