Картографирование на основе фотографий «Аполлона»
Фотографическая система «Аполлона» дает уникальный ряд соотнесенных данных, на основе которых может быть проведено исследование Луны и сделано ее картографирование. Эти данные включают в себя параметры траектории космического корабля, фотографии картографической камеры, измерения лазерного высотомера и фотографии панорамной фотокамеры (рис. 18).
Рис. 18. Сводная схема полной совокупности картографических данных «Аполлона», состоящей из данных о траектории космического корабля, полученных с Земли; фотографий картографической фотокамеры; фотографий звездной фотокамеры; фотографий панорамной камеры; данных измерений лазерного высотомера
Все эти данные наблюдений объединяются путем введения шкалы универсального времени, по ко-торой они все регистрируются. На основе этих наблюдений можно получить следующую информацию:
- 1)единую геометрическую систему для Луны;
- 2)топографические фотокарты среднего масштаба для всех областей, которые покрывает картографическая фотокамера;
- 3)топографические карты крупного масштаба на основе панорамных фотографий наиболее интересных с научной точки зрения областей;
- 4)точную информацию об ориентации и движении Луны;
- 5)точную информацию о гравитационном поле Луны;
- 6)подробную информацию о геологической структуре и истории Луны.
Математическая формулировка этой информации чрезвычайно сложна, но основные геометрические принципы относительно просты.
1. Данные о траектории и измерения высоты используются для определения положения космического корабля относительно центра масс Луны в момент каждого снимка, сделанного картографической камерой.
2. Обработка изображения отождествленных звезд на звездных фотографиях используется для определения положения звездной фотокамеры относительно системы небесных координат. Информация об этом положении преобразуется для картографической фотокамеры при помощи дополетной калибровки углового соотношения между обеими камерами.
3. Информация о положениях камеры преобразуется из системы небесных координат в систему координат, связанную с Луной, при помощи существующих математических моделей движений Луны.
4. Метод фотограмметрической триангуляции (Фотограмметрическая триангуляция — метод определения координат точек поверхности с помощью фотографий, полученных при аэрофотосъемке или съемке с искусственных космических объектов. — Ред.), применяемый к фотографиям картографической камеры, позволяет определить широту, долготу и абсолютную высоту большого числа точек лунной поверхности (около 30 точек на каждую фотографию).
Эта сеть отобранных опорных точек составляет основную, как мы говорим для Земли, геодезическую сеть Луны. С помощью фотографий, полученных при удалении космического корабля «Аполлон» от Луны, а также от других космических станций (типа «Лунар-Орбитер», «Зонд» и «Луна»), и при помощи телескопов на Земле эта сеть в конце концов может быть распространена (с меньшей точностью) на всю Луну.
После того как будет установлена опорная сеть, можно будет получить опорные фотокарты с масштабом 1:250 000. Рис. 19 показывает образец одной из таких карт, вы полненных отделением картографирования Топографического центра.
Рис. 19. Часть опорной фотокарты с масштабом 1:250 000 центрального пика и северного края кратера Циолковский, полученной на основе фотографий картографической фотокамеры
Благодаря своей особой геометрии фотографии панорамной камеры должны быть обработаны специальной сложной аппаратурой. На основе опорных точек, определенных с помощью картографической фотокамеры, уже получены опорные карты с масштабом крупнее 1:10 000 для районов посадки и других областей, представляющих главный научный интерес.
Фотограмметрическая триангуляция для «Аполлона-15» и «Аполлона-17» была проделана отделением картографирования Аэрокосмического центра в Сент-Луисе (шт. Миссури), а для «Аполлона-16» — отделением картографирования Топографического центра в Вашингтоне. Обе эти организации достигли точности фотограмметрии в локализации лунных опорных точек и положений картографической фотокамеры (т. е. и самого космического корабля) во время экспозиции около 20 м. Для космического корабля она в 10—100 раз больше точности его локализации, выведенной на основе траекторных данных. Поэтому такие методы используются для составления эфемерид (Эфемерида — таблица положений движущегося небесного объекта (в частности, космического корабля) в зависимости от времени. — Ред.) космического корабля. Так как орбита космического корабля зависит в основном от гравитационного поля Луны, то можно получить информацию о его пространственных вариациях. Эта работа производится Центром пилотируемых полетов им. Джонсона в Хьюстоне (шт. Техас).
Другая научно-исследовательская работа, проводится совместно Национальной геодезической службой и Американской геологической службой. Ее смысл заключается в том, чтобы получить информацию о небесной ориентации Луны и о ее вращении как дополнительную информацию из фотограмметрического решения. После полетов «Аполлона-15» (июль 1971 г.), «Аполлона-16» (апрель 1972 г.) и Аполлона-17» (декабрь 1972 г.) потребуется значительное время, чтобы получить точную информацию об этих движениях.
Кроме геометрической информации, фотографии панорамной и картографической фотокамер дают подробную и гораздо более исчерпывающую информацию об особенностях лунной поверхности, чем когда-либо до этого.
Геологическая интерпретация и составление карт на основе этих фотографий дают значительный вклад в наши знания о происхождении и истории Луны. Эта работа проводится многими учеными ряда институтов как в Соединенных Штатах, так и в других странах.
Копии фотографий передаются НАСА всем заинтересованным исследовательским группам.