В 2024 году планируется старт орбитальной миссии "Луна-26", в 2025-м — посадочного аппарата "Луна-27". Следующая миссия — "Луна-28" — вернет на Землю реголит, аппарат будет создан в облике взлетно-посадочного модуля, чтобы отработать посадку перед пилотируемой миссией, намеченной на 2030 год.
Чтобы выбрать место посадки и подготовиться к полету, ученым и космонавтам потребуются карты естественного спутника Земли. О том, какие карты других планет уже есть, как они создаются и какие появятся в будущем, в интервью ТАСС рассказали руководитель комплексной лаборатории исследования внеземных территорий МИИГАиК Ирина Карачевцева, старший инженер-геодезист отдела топографо-геодезических работ Роскартографии Елена Бекчанова и ведущий инженер-геодезист отдела топографо-геодезических работ Роскартографии Олег Евстафьев.
С Земли и из космоса
Для создания карт Земли применяются три метода: наземный (с применением топографических и геодезических съемок), аэрофотосъемка (с использованием самолетов и беспилотников) и космический (с получением данных дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) с искусственных спутников). С орбиты создаются более масштабные карты, с помощью аэрофотосъемки и наземного метода — более детальные.
"На сегодняшний день максимально допустимые данные ДЗЗ составляют в лучшем случае 30–50 см, в а в худшем 100 м. Сейчас мы создаем единую электронную картографическую основу для территории РФ с разрешением 20 см на территорию городских населенных пунктов и 1 м на территорию субъектов Российской Федерации в рамках реализации нацпроекта "Цифровая экономика", и этот опыт, возможно, будет полезен при работе по созданию карт небесных тел Солнечной системы", — сказал Евстафьев, уточнив, что на Земле такое разрешение возможно только с использованием аэрофотосъемки, потому что в космической съемке его достичь не получится.
Карта, пояснил специалист, является уменьшенным, обобщенным, условно-знаковым изображением Земли, других планет или небесной сферы, построенным по математическому закону, то есть в масштабе и проекции, с привязкой к определенной системе координат.
Каждый объект, нанесенный на карту, имеет свои точные координаты на местности. Это в том числе отличает карту от простого изображения местности или рисунка
При этом система координат закреплена опорными пунктами — физическими объектами, которые видны на поверхности. На Земле это металлические знаки или бетонные туры, закрепляемые специальным образом или закапываемые в грунт. При создании карт с помощью аэрофотосъемки также в качестве меток используют опознаки, которыми могут служить, например, бордюры, бетонные плиты, столбы, дорожная разметка, хорошо различимые на аэрофотоснимке. Отсчет высот в России ведется в Балтийской системе высот 1977 года от нуля Кронштадтского футштока, укрепленного в устое моста через обводной канал в Кронштадте. Для топографо-геодезических работ на других планетах необходимо вначале создать и реализовать разработанные для каждой из них специальные системы отсчета координат и высот, объясняет специалист.
Детальные карты для космонавтов
В отличие от картографирования Земли, точные карты небесных тел в настоящий момент создаются с использованием космической съемки с орбитальных аппаратов. Основным источником информации о поверхности являются цифровые модели рельефа (ЦМР). "ЦМР и изображения поверхности позволяют изучать рельеф небесных тел, например, измерять размеры и структуру кратеров, самых распространенных форм рельефа в Солнечной системе", — пояснила Ирина Карачевцева.
Современные снимки поверхности Луны достигают разрешения 30 см, и получены они с низкой лунной орбиты высотой ниже 50 км
"С помощью этих снимков нами созданы ЦМР и новые детальные карты районов передвижения советских самоходных аппаратов "Луноход-1" и -2, управлявшихся дистанционно с Земли. С помощью современных цифровых карт мы уточнили длину маршрутов, проделанных этими уникальными планетоходами почти 50 лет назад", — сообщила Ирина Карачевцева.
В свою очередь ведущий инженер-геодезист Роскартографии отметил, что в качестве опорных пунктов на Луне могут использоваться космические аппараты, которые ранее опускались и работали на поверхности спутника Земли. Также там могут быть размещены объекты, которые хорошо видны на снимке для дальнейшего определения координат и привязки всего снимка.
При наличии подробных данных, полученных с космических аппаратов, карта Луны может быть точнее, чем земная, полагает эксперт. "Карта Луны будет точнее, чем карта Земли, потому что там нет атмосферы, поэтому искажения будут минимальны или практически полностью отсутствовать", — пояснил Олег Евстафьев.
РФ планирует создавать в том числе 3D-карту естественного спутника Земли. Для этого будут использованы данные с космического аппарата "Луна-26", отправка которого запланирована на 2024 год. "Хотя трехмерная карта Луны уже есть, но, конечно, в случае успешного проведения съемки аппаратом "Луна-26" будет создана новая 3D-карта поверхности", — отметила Ирина Карачевцева.
"Для подготовки к пилотируемому полету нужны специальные тренажеры с очень детальными снимками, с помощью которых космонавты будут привыкать к виду и особенностям лунной поверхности, для того чтобы лучше ориентироваться при высадке", — сообщила Ирина Карачевцева.
По ее словам, для безопасной работы научного оборудования, а также передвижения космонавтов на Луне "обязательно будут создаваться новые детальные карты конкретных участков в районе посадки".
От Меркурия до Марса
Начало космической эры позволило составлять достоверные карты далеких планет. Для этого используются снимки поверхности, полученные космическими аппаратами, находящимися на орбитах небесных тел.
Таким способом созданы карты не только Луны, но и Марса, Венеры и Меркурия — небесных тел земной группы, расположенных ближе к центру Солнечной системы, имеющих твердую поверхность
В СССР впервые в мире была создана карта обратной стороны Луны на основе фотографий, полученных межпланетной автоматической станцией "Луна-3" в октябре 1959 года. Затем были разработаны первые атлас и глобус естественного спутника Земли. Этими работами на основе снимков, полученных советскими лунными межпланетными станциями (АМС), занимались сотрудники Государственного астрономического института им. Штернберга и Центрального научно-исследовательского института геодезии, аэрофотосъемки и картографии, — пояснила специалист.
По словам Бекчановой, начало космической эры позволило составлять достоверные карты более далеких небесных тел. "Для этого используются снимки поверхности, полученные космическими аппаратами, находящимися на орбитах планет. Так созданы современные карты не только Луны, но и Марса, Венеры и Меркурия — планет земной группы, расположенных ближе к центру Солнечной системы, имеющих твердую поверхность", — отметила специалист.
Елена Бекчанова отметила, что на современном этапе космических исследований широко практикуется международное сотрудничество. При этом снимки высокого разрешения часто находятся в открытом доступе, поэтому воспользоваться ими может любой желающий.
"Российские картографы используют снимки с зарубежных аппаратов, а также участвуют в совместных исследованиях с иностранными учеными из Европы, США, Китая", — пояснила Елена Бекчанова.
Нет и не будет
В Солнечной системе есть небесные тела, карты которых создать не получится. Некоторые планеты Солнечной системы (например, Сатурн, Юпитер) имеют газовую, а не твердую поверхность. "Мы не сможем создать их карту, потому что, когда мы создадим цифровое отображение, оно будет неактуальным, так как поверхность уже изменилась", — говорит ведущий инженер-геодезист Роскартографии Евстафьев.
По его словам, созданные снимки будут отображать конкретный срез на какой-то момент времени. В свою очередь Бекчанова пояснила, что для картографирования необходимо получить не только изображение поверхности планеты, но и установить систему координат на поверхности изучаемых тел, определить параметры их вращения и размеров.
Аэростат для создания карт
Одной из неизученных планет является Венера. "Поверхность Венеры нельзя увидеть ни в земные телескопы, ни с орбитальных аппаратов, которые ведут зондирование в оптическом диапазоне, так как эта планета укрыта мощным слоем облаков", — сказала инженер-геодезист Роскартографии. "По этой причине Венеру изучали с помощью радиолокации", — уточнила Елена Бекчанова. По словам специалиста, первый "Атлас поверхности Венеры" был составлен в СССР по радиолокационным данным советских АМС "Венера-15" и "Венера-16", выполнивших в 1983–1984 годах съемку около одной трети северного полушария планеты.
В 2020 году научный руководитель Института космических исследований (ИКИ) РАН, академик РАН Лев Зеленый сообщил ТАСС, что в РФ будет разработана новая программа по исследованию Венеры, которая включает отправку как минимум трех научных аппаратов. На борту первого из них — "Венеры-Д" — будут находиться два зонда: один на высоте 55–60 км от поверхности (над облаками), а второй — на высоте 45–50 км (под облаками).
"За время работы аппарат должен передать на Землю всю необходимую информацию для подробного изучения атмосферы и поверхности Венеры, которая полностью не изучена. И, конечно, получение новой точной информации с помощью более совершенных приборов XXI века должно привести к созданию новых карт Венеры", — отметила Карачевцева.
В первую очередь карты небесных тел нужны для представления в наглядной форме результатов космических исследований, обеспечения безопасной посадки, а также проведения экспериментов на поверхности планет.
"Карты небесных тел будут необходимы и для будущих покорителей других планет, для космических туристов, для космонавтов и астронавтов, ведущих свою профессиональную и исследовательскую деятельность за пределами нашей планеты", — заключила Елена Бекчанова.
Екатерина Москвич