Найти в Дзене
Petr Vokhmintsev

HD‑фото лунных модулей технически возможно. Вот почему их не делают

Если очень хочется увидеть «Аполлоны» в 4K, IMAX и с номером серийника на лестнице — это технически реально. Но мешает не «заговор NASA», а банальная физика съёмки с орбиты и то, что ни одно серьёзное агентство не будет тратить сотни миллионов ради чужого спора в комментариях. Отвечу сразу на оба комментария. У LRO (камера LROC NAC) типичное разрешение порядка 0,5 м/пикс при высоте орбиты ~50 км. Но туда LRO специально спускали. Обычная орбита на уровне 70-100 км. А это разрешение всего 1 м на пиксель. У индийского Чандраяна-2 орбита круговая на 100 км. а разрешение в идеальных условиях 0,25 м/пикс. обычное 0,3. Посадочная ступень «Аполлона» ~4,5 м. В лучшем случае это порядка 15×15 пикселей. На экране FullHD (1920 пикселей по ширине) такой модуль — это всего 1/128 ширины кадра. Вот и получаются те самые «козявки»: не потому что снимок «размазали», а потому что масштаб такой. Из ничего 4K‑портрет не собрать. На разрешение влияет не только оптика и матрица, но и про скорость спутника на
Оглавление

Если очень хочется увидеть «Аполлоны» в 4K, IMAX и с номером серийника на лестнице — это технически реально. Но мешает не «заговор NASA», а банальная физика съёмки с орбиты и то, что ни одно серьёзное агентство не будет тратить сотни миллионов ради чужого спора в комментариях.

Комментарий раз
Комментарий раз
Комментарий два
Комментарий два

Отвечу сразу на оба комментария.

Что реально умеет лунные орбитеры

У LRO (камера LROC NAC) типичное разрешение порядка 0,5 м/пикс при высоте орбиты ~50 км. Но туда LRO специально спускали. Обычная орбита на уровне 70-100 км. А это разрешение всего 1 м на пиксель. У индийского Чандраяна-2 орбита круговая на 100 км. а разрешение в идеальных условиях 0,25 м/пикс. обычное 0,3.

Посадочная ступень «Аполлона» ~4,5 м. В лучшем случае это порядка 15×15 пикселей. На экране FullHD (1920 пикселей по ширине) такой модуль — это всего 1/128 ширины кадра. Вот и получаются те самые «козявки»: не потому что снимок «размазали», а потому что масштаб такой. Из ничего 4K‑портрет не собрать.

Почему нельзя просто «впихнуть нормальную оптику» на 10 см/пикс

На разрешение влияет не только оптика и матрица, но и про скорость спутника над поверхностью тоже не забываем.

Оба спутника летают вокруг Луны примерно с скоростью 1,6 км/с.

При масштабе 0,5 м/пикс половина пикселя — 0,25 м. Чтобы смаз по движению был меньше этой величины, время экспозиции должно быть не больше t ≈ 0,25 м / 1600 м/с ≈ 0,00016 с — около 1/6000 секунды.

Если сделать 0,1 м/пикс, то половина пикселя уже 0,05 м. Тогда допустимое время экспозиции: t ≈ 0,05 / 1600 ≈ 0,00003 с — порядка 1/30 000 секунды.

То есть при переходе с 0,5 до 0,1 м/пикс выдержка должна быть в 5 раз короче, иначе всё превратится в тот самый реальный «смаз». Короче выдержка, меньше света, хуже отношение сигнал/шум.

Апертура у LRO примерно 3,5, у Чандраяна - 6,8. Уровень чувствительности матрицы для таких параметров съёмки можете прикинуть? Спойлер: 2000-2200 для LRO и 4000-4500 для Чандраяна. А это уже ощутимый шум даже для хорошей космической матрицы.

Чтобы компенсировать это, нужна гораздо более крупная и тяжёлая оптика, очень жёсткая и очень точно стабилизированная платформа с ориентацией аппарата с точностью порядка нескольких микрордиан, иначе дрожание корпуса («джиттер») снова съест весь выигрыш в разрешении, более чувствительная электроника и т.д. Это уже другой по массе и цене аппарат, а не «чуть получше камера».

Ну и данные. Переход от 0,5 к 0,1 м/пикс даёт 25-кратный рост объёма данных на ту же площадь. LRO и так ограничен каналом связи с Луной; его задача — глобальная съёмка, а не один-единственный HD‑портрет «Аполлона».

Почему «50 лет размазни»

До LRO (запущен в 2009 году) не было ни одного аппарата, способного снимать Луну с орбиты с разрешением уровня десятков сантиметров. Были съёмки «Лунаров», «Лунар Орбитеров» и т.п. с куда более грубым масштабом.

То, что сейчас кажется «размазнёй» на месте посадки, на самом деле уже очень близко к техническому пределу для реального спутника: малый аппарат, высота десятки километров, скорость полёта полтора километра в секунду.

Чтобы получить то, чего от снимков ждут скептики — «как с дрона в 4К над головой астронавта» — надо либо: садиться на Луну и снимать с метровых высот, либо летать над поверхностью на десятках метров, а не десятках километров.

Орбитальный аппарат в реальных массогабаритных и энергетических ограничениях такой картинки дать не может, и дело здесь не в «специально скрывают», а в банальной физике съёмки с большой скорости.

Можно ли сделать снимки «Аполлонов» в HD / QHD?

Да, технически можно. Сделать тяжёлый аппарат с огромной оптикой, очень точной стабилизацией, мощным каналом связи и прогнать его в десятках метров над местом посадки — или вообще посадить. Тогда вы получите заветный постер «Аполлона» в 8K хоть на обои.

Но: научной новизны от такой миссии почти ноль: геология, минеральный состав и прочее уже изучаются на другом уровне, стоимость — сотни миллионов, а то и больше, выгода — «закрыть спор в комментариях».

У космических агентств сейчас совсем другие приоритеты: лунные полярные воды, навигационные системы, возврат грунта, пилотируемые программы.

Поэтому, если кому‑то жизненно необходимы личные HD‑доказательства, тут есть два честных варианта:

  1. Сформулировать ТЗ, обратиться в NASA, ESA, CNSA, ISRO, Роскосмос в конце концов и спросить, во сколько обойдётся такая миссия и готовы ли они её рассмотреть.
  2. Или собрать консорциум / краудфандинг на частный зонд: нужные расчёты открыты, инженеры найдутся.

А вот максимум, чего добиваются бесконечные вопросы «почему не сфоткают в нормальном качестве?» в комментариях, — это ещё один байт текста в базе данных соцсети. Физику и приоритеты реальных космических программ они не меняют.

КДПВ. Создано нейросетью
КДПВ. Создано нейросетью