Эпоха "Аполлона": дерзкий вызов и первые шаги

25 мая 1961 года президент США Джон Ф. Кеннеди объявил о старте программы "Аполлон" – амбициозной миссии по отправке людей на Луну и их безопасному возвращению на Землю в течение десятилетия. Год спустя американский геолог Юджин Шумейкер опубликовал статью, в которой обрисовал задачи, стоящие перед учеными. Примечательно, что Шумейкер отмечал острую нехватку данных для выбора мест посадки, ведь на тот момент в США было "менее дюжины ученых", занимавшихся лунным картографированием и геологией.

Луна на карте: как создавался образ нового мира

Сегодня мы воспринимаем карты, изображения и историю Луны как должное. Но за последние 60 лет наше культурное и научное взаимодействие с ней кардинально изменилось. В прошлом году на Луну высадилось несколько роботов, и это только начало. Луна стала осязаемым местом, реальным пунктом назначения – но так было не всегда.

"Место" как концепция: слияние культуры и пространства

Для географов и антропологов "место" – это не просто точка на карте. Это результат взаимодействия человеческой культуры и физического пространства. Люди преобразуют окружающую среду, а она, в свою очередь, влияет на них. Истории и легенды, связанные с определенным местом, формируют наше отношение к нему. Строительство и другие виды деятельности также меняют облик пространства.

Из книги «Звёздный вестник» (1610) Галилео Галилея.

Внеземные "места": новый взгляд на космос

Некоторые ученые начали применять эту концепцию к внеземным объектам. Антрополог Лиза Мессери в своей книге "Размещая космос" (2016) отмечает, что ученые часто воспринимают планеты как "места". Это может проявляться явно, как в серии лекций Карла Сагана "Планеты – это места", или косвенно – через язык и методы работы. Мессери утверждает, что планетологи создают образ "места" с помощью "повествования, картографирования, визуализации и освоения" других миров. "Важно, – пишет Мессери, – что человек может быть (или может представить себя) в каком-то месте. Место подразумевает близость, которая может масштабировать космос до уровня человеческого опыта".

От мифологии к науке: долгий путь к пониманию

На протяжении веков происходило переосмысление роли Луны, позволившее многим представить её как отдельный мир. Новые технологии дали возможность ученым начать картографирование лунной поверхности и создание нарративов о её истории. Их наблюдения и теории заложили основу для восприятия Луны как полноценного мира и возможного пункта назначения.

В 1960-е годы эти наработки внезапно приобрели практическое значение, обеспечив безопасную высадку первых людей на лунную поверхность.

Математика и мифология: древние представления о Луне

Долгое время Луна была одновременно мифологическим и математическим объектом. Люди поклонялись ей как божеству и в то же время скрупулезно отслеживали её движение. Считалось, что Луна влияет на события на Земле, а её поведение было загадочным.

Египтяне и вавилоняне стремились понять и предсказать движение небесных тел, включая Луну. Вавилоняне создали подробные таблицы, показывающие положение Солнца и Луны в разное время года. С их помощью они могли предсказывать новолуния и затмения. Их работа была частью развивающейся математической традиции, в которую внесли вклад египетские, греческие, арабские и индийские ученые.

Это математическое понимание не было оторвано от мифологии. Для многих людей в этих культурах предсказание движения небесных тел означало доступ к религиозной истине или способность предсказывать земные события. Понимание математики Луны приравнивалось к постижению астрологических или религиозных тайн.

Греческая философия: первые шаги к физическому объяснению

Греческие ученые не только применяли математический анализ к Луне, но и начали разрабатывать теории о физических механизмах движения планет. Аристотель считал, что Луна, как и другие планеты и звезды, заключена в гигантскую сферу. Земля находилась в центре этих вложенных друг в друга сфер, которые вращались вокруг неё. Сферы состояли из пятого элемента – эфира – и были неизменными. Даже если бы они были отдельными мирами, в модели Аристотеля Луна и её сфера представляли собой непроницаемый барьер между нашим миром и небесной сферой. Вселенная буквально делилась на подлунный и надлунный миры.

В этой системе взглядов Луна – это своего рода физический объект. Но её природа делает её совершенно непостижимой и недоступной. Оба этих качества исключают Луну из категории "мест" в практическом смысле.

Мечты о лунных путешествиях: фантазии и реальность

Существовали истории о путешествиях на Луну в религиозных традициях разных народов. Некоторые мыслители до и после Аристотеля допускали существование других миров, помимо Земли. Древние атомисты обсуждали возможность существования иных миров, а другие греки – возможность жизни на Луне. Среди них был Плутарх, который писал о Луне как о мифическом и физическом объекте. Но представление о Луне как о "месте" было в основном умозрительным или религиозным. В Средние века влиятельные ученые отвергли эту идею.

Томас Харриот, 26 июля 1609 г.

От Аристотеля к Копернику: революция в астрономии

В исламских империях и Европе аристотелевская концепция укрепилась в научном мировоззрении. Греческий астроном Птолемей и другие ученые пытались модифицировать эту модель, чтобы получить более точные прогнозы движения небесных тел. Чем больше они это делали, тем сложнее становились предлагаемые ими механизмы. Луна в основном рассматривалась как один из компонентов сложной геометрической задачи. Затем, в XVII веке, европейские астрономы вырвались из тисков аристотелевских представлений и заложили теоретическую основу для превращения Луны в "место".

Первая часть этой истории хорошо известна. Немецкий астроном Иоганн Кеплер, основываясь на гипотезе Коперника о том, что Солнце, а не Земля, находится в центре системы, опроверг аристотелевские представления о небесной механике и физике. Затем итальянский ученый Галилео Галилей, наблюдая Луну в свой телескоп, обнаружил её неровную поверхность и новые объекты, которые, казалось, не вращаются вокруг Земли.

Первые карты Луны: сочетание искусства и науки

В XX веке, при подготовке новых карт, ученые обращались к работам предшественников, выполненным с помощью телескопов прошлых эпох. Астроном Зденек Копал и картограф Роберт Кардер в своей книге "Картографирование Луны: прошлое и настоящее" (1974) представляют последовательность важных этапов в истории телескопического картографирования.

Галилей сделал зарисовки Луны в начале XVII века, точно передав текстуры и тени, которые он увидел в телескоп. Английский астроном Томас Харриот также сделал иллюстрации своего вида в телескоп в 1609 году и создал более похожие на карты изображения видимых деталей. Но Харриот не включил топографию или текстуру. Более поздние карты объединили эти методы и добавили элементы, способствующие восприятию Луны как "места". Примерно в то же время астрономы начали давать названия наблюдаемым объектам.

Иезуитский священник из Феррары, Италия, придумал основные названия лунных объектов, которые мы используем сегодня. Его предшественники создавали названия, основанные на именах своих покровителей и ограниченные конкретными королевствами. Но Джованни Баттиста Риччоли дал "морям" поэтические латинские названия. Он назвал кратеры в честь философов и ученых от античности до современности. Если вы посмотрите на его карту 1651 года, составленную Франческо Мария Гримальди, вы увидите знакомые имена, такие как Коперник и Птолемей, Море Дождей и Море Спокойствия.

Убеждая мир: философские и религиозные аргументы

До XVIII века все это было трудно принять, и для того, чтобы убедить людей в Европе, потребовались философские и религиозные аргументы. Современник Галилея, натурфилософ и епископ Джон Уилкинс, изложил доводы в пользу этого утверждения в своем трактате "Открытие мира на Луне" (1638). Он построил увлекательный аргумент, основанный на наблюдениях Кеплера и Галилея, и облек его в риторику своего времени.

Его первое утверждение состоит в том, что "странность этого мнения не является достаточной причиной для его отклонения". В качестве контекста он описал другие идеи, которые когда-то считались "смешными", но позже оказались правдой. И поскольку он опасался, что религиозные аргументы обрекут идею Луны как другого мира, он обратился к проблеме включения аристотелевской доктрины в христианскую концепцию Вселенной.

Рассмотрев эти потенциальные возражения, Уилкинс изложил свой полный аргумент в 12 дополнительных положениях. В зависимости от того, как их читать, около пяти основаны на прямых наблюдениях. Он включил доказательства того, что Луна имеет твердое тело, горы, долины и атмосферу. Остальные положения – это в основном предположения о том, каким может быть этот мир.

Уилкинс полагал, что такой мир не был бы создан Богом без намерения поддерживать жизнь. Он интерпретировал более темные и светлые пятна на Луне как океаны и сушу соответственно. По мнению Уилкинса, это означало, что суша должна быть обитаема, но он не верил, что мы можем многое узнать о людях, которые там живут.

Эта работа – увлекательный взгляд на быстро меняющиеся интеллектуальные течения XVII века. Наблюдения Галилея и аргументы Уилкинса показывают, что эта идея начала восприниматься всерьез. В последующие столетия, благодаря телескопу, астрономы начали картографировать поверхность Луны, нанося на карту горы и "моря" нового мира.

Иоганн Тобиас Майер: отец лунной картографии

Но именно Иоганна Тобиаса Майера, немецкого картографа XVIII века, Копал и Кардер назвали "настоящим отцом лунной картографии". Майер использовал измерения с помощью микрометра для создания точной системы координат для своей картографической работы. Полные версии его карт, опубликованные после смерти Майера, содержат перекрещивающиеся линии долготы и широты. К этому моменту карты Луны стали очень похожи на карты Земли.

Фотография: новый этап в изучении Луны

Лунные карты быстро становились все более подробными и сложными, и по мере этого лунная поверхность казалась все более понятным и доступным "местом". В XIX веке изобретение фотографии еще больше продвинуло этот проект.

К 1850-м годам астрономы делали полезные фотографии Луны на коллодиевых пластинах. По мере совершенствования фотографического процесса телескопические изображения лунной поверхности с высоким разрешением становились все более распространенными и доступными. В конце века Ликская обсерватория в Калифорнии опубликовала атлас, составленный из фотографий, полученных с помощью их 36-дюймового рефракторного телескопа.

Немецкий астроном Иоганн Кригер использовал эти изображения, продемонстрировав как их возможности, так и ограничения. Хотя фотографии были полезны, Кригер знал, что он может увидеть гораздо больше деталей через свой телескоп. Он стремился создать свои собственные карты и, вместо того чтобы начинать с нуля, решил нарисовать недостающие детали поверх фотографий Ликской обсерватории. В результате получилась серия частично фотографических изображений различных кратеров. Однако эти усилия, возможно, стоили ему жизни. Кригер умер в 1902 году, по-видимому, от истощения.

Исследователи Луны: задолго до "Аполлона"

По-своему, эти ранние наблюдатели с телескопами и их преемники исследовали Луну задолго до прибытия астронавтов "Аполлона". Астрономы измеряли горы на другом мире. Они разбили Луну на более мелкие области, подробно отображая их с помощью фотопластинок в сочетании с собственными прямыми наблюдениями.

Поп-культура и Луна: от фантастики к реальности

Поскольку Луна с каждым днем становилась все более похожей на осязаемое "место" и потенциальный пункт назначения, популярная культура не осталась в стороне. Писатель Жюль Верн начал описывать путешествия на Луну, а в фильмах французской киноиндустрии изображалась высадка на Луну.

Научный мир и Луна: забытый объект

И все же сама Луна была относительно забыта в научном мире. Усилия по картографированию не распространялись на серьезный анализ того, что находится на поверхности, не говоря уже о том, как туда добраться. Луна все еще была вне досягаемости и в значительной степени окутана тайной.

Загадка лунных кратеров: вулканы или столкновения?

В конце Второй мировой войны ученым все еще не было ясно, как образовались лунные кратеры. Многие считали, что кратеры являются результатом вулканической активности или других внутренних процессов на Луне. Тот факт, что кратеры на Луне были почти повсеместно круглыми, был важной частью лунной головоломки.

Еще в 1950-е годы ученые все еще мало что знали наверняка о геологии Луны и расходились во мнениях относительно того, можно ли вообще применять к ней геологию. У нее были карты и названия мест, но в научном сообществе у нее не было истории.

Ключи к разгадке: Гилберт и Болдуин

В своей книге "К каменистой Луне" (1993) американский геолог Дон Вильгельмс утверждал, что два ученых предоставили важные ключи к разгадке тайны. Первым был Гроув Карл Гилберт из Геологической службы США (USGS), который изучал кратеры на Земле и предположил (еще в 1893 году), что крупные столкновения вызвали кратеры на Луне. Вторым был Ральф Болдуин, который работал со взрывателями бомб во время Второй мировой войны и независимо пришел к тому же выводу, частично основываясь на своих наблюдениях за кратерами, образованными взрывчатыми веществами. Он предположил, что объекты могут сталкиваться с Луной с достаточной силой, чтобы создать круглые кратеры, которые мы видим сегодня.

Холодная война: новый импульс для исследований

Затем Холодная война дала толчок совершенно новому типу исследования Луны. Запуски ракет стали для США и Советского Союза способом продемонстрировать друг другу – и всему миру – информацию о своих военных возможностях и экономических системах, которые их поддерживали. Но этим демонстрациям нужны были полезные нагрузки и пункты назначения, сигнализирующие о мирных намерениях. Именно здесь ученые нашли возможность.

Сначала физики были больше всего заинтересованы в отправке экспериментов в космос на ракетах, но ученые-геологи дали им новый пункт назначения. В 1959 году химик Гарольд Юри убедил нового помощника директора NASA по космическим наукам Гомера Ньюэлла в том, что Луна будет интересной научной целью. Роботы могли дать ученым-геологам более пристальный взгляд, а успешные полеты на Луну принесли бы США очки в Холодной войне. США и Советский Союз начали запускать серию роботизированных зондов к Луне, но Советы вырвались вперед, когда их зонды "Луна" совершили столкновения и сделали первые снимки обратной стороны Луны.

Ответ США: "Рейнджер" и "Сервейер"

США ответили программами "Рейнджер" и "Сервейер". Зонды "Рейнджер" были отправлены для столкновения с поверхностью Луны, делая снимки и проводя измерения на своем пути. Зонды "Сервейер" совершили мягкую посадку на лунную поверхность, где провели эксперименты и сделали снимки. Изображения "Рейнджера" и "Сервейера", как объяснил Вильгельмс, были немедленно подвергнуты интенсивному анализу и использованы для модификации теорий лунной геологии.

Программа "Лунный орбитальный аппарат": подготовка к пилотируемым полетам

Наконец, с набирающим обороты мандатом Кеннеди, предшествующие столетия картографирования – и работа немногих лунных геологов – приобрели новое значение. Математика движения Луны, топография ее поверхности и геологическая история ее эволюции стали напрямую и непосредственно связаны с национальными интересами.

"Лунный орбитальный аппарат" стал первым роботизированным зондом, предназначенным для подготовки к пилотируемым полетам. NASA отправило серию из пяти роботов на орбиту Луны в 1966 и 1967 годах для поиска мест посадки. Инженеры Kodak оснастили их умным механизмом для удаленной передачи изображений, снятых на пленку. Эти изображения стали основой для новых карт беспрецедентного масштаба и детализации.

Ученые-геологи приступили к анализу изображений, еще больше изменив свои представления об истории Луны. Но срок, установленный Кеннеди, быстро приближался. NASA нуждалось в том, чтобы геологи сосредоточились на выборе мест посадки для программы "Аполлон".

Из «Неизданной оперы» (1775) Иоганна Тобиаса Майера.

Они использовали методы, уходящие корнями в ранний топографический анализ, чтобы найти ровные места, обеспечивающие безопасную посадку. И они использовали новые геологические нарративы, чтобы найти интересные места, которые придали бы более поздним миссиям "Аполлон" большую научную ценность. Египетско-американский геолог Фарук Эль-Баз был одним из ученых, которые анализировали изображения "Лунного орбитального аппарата" для NASA. В его работах и меморандумах Совета по выбору мест посадки "Аполлона" впервые можно увидеть, как теории внеземной геологии используются для поиска пунктов назначения для практических путешествий человека.

Обучение астронавтов: геологи на Земле и на Луне

Эль-Баз и другие геологи использовали изображения с "Лунного орбитального аппарата" для обучения астронавтов "Аполлона". Они тщательно изучили изображения, выбрав ориентиры, которые астронавты могли бы использовать для ориентации на орбите. Геологи из USGS вывозили астронавтов на объекты на Земле, чтобы подготовить их к работе, которую они будут выполнять на Луне.

Некоторые из астронавтов не проявляли особого интереса к геологической работе или не считали ее особенно важной частью своей миссии. Но для ученых-геологов это было всем. Фотографии и образцы, доставленные с миссий "Аполлон", предоставили важные "наземные данные", которые помогли ученым проверить геологические теории, разработанные с использованием видов сверху. К 1980-м годам они включили то, что узнали, в консенсусную теорию об геологической истории Луны.

"Фронтир" и новый взгляд на освоение космоса

В книге "Размещая космос" Мессери обсуждает нарратив о "фронтире", порожденный "Аполлоном". Это была история, основанная на американской экспансии на запад, и она захватила политическую, научную и популярную аудиторию того времени. Шумейкер сетовал на то, что NASA отказалось от проекта научного исследования в стиле "фронтира" после программы "Аполлон". Мессери предостерегает от переноса такого типа нарратива в нашу новую эпоху освоения космоса и предлагает искать более кооперативные и конструктивные представления о наших отношениях с космосом.

Возможно, в этой истории есть альтернатива. Есть больше способов исследования, чем просто высадка на поверхность. NASA, возможно, не выполнило видение Шумейкера о присутствии человека на лунном "фронтире", но оно дало нам программу научного исследования, которую людям, возможно, было трудно представить в то время – и которая постоянно основывалась на технологиях и методах, используемых для поддержки высадки на Луну.

Робототехника продвинулась так быстро в десятилетия, последовавшие за "Аполлоном", что удовлетворительный уровень наземных данных мог быть получен с помощью посадочных аппаратов и марсоходов на других мирах. Роботизированное исследование Солнечной системы во второй половине XX века дает нам новую модель исследования, идею, которую начали исследовать такие историки освоения космоса, как Стивен Дж. Пайн. NASA и его роботы сами стали символами нового типа исследования, а ценности любопытства и настойчивости дали имена флагманским кораблям исследования в XXI веке. И по мере того, как наша экспансия в космос ускоряется, наши взгляды на прошлое будут продолжать формировать исследования и нарративы, которые последуют за ними.