Как Аполлон-16 сделал эту полную фотографию обратной стороны Луны?

Аполлон-16 сфотографировал обратную сторону Луны, как показано ниже.

введите описание изображения здесь

Мне это кажется странным. Аполлон-16 облетел Луну на орбите всего 100 км. Кажется, это слишком близко, чтобы сделать такую ​​фотографию Луны. Как была сделана эта фотография с общим видом на Дальнюю сторону с Аполлона-16?

(Правда, правда ) длинная палка для селфи? (утки) Хороший вопрос. С «бесконечного» расстояния мы, вероятно, увидели бы около 180° любой стороны Луны. Знаем ли мы, сколько градусов видно на этом изображении?
Вы случайно не знаете номер фотографии НАСА?
Я почти уверен, что это AS16-3021.
Обратите внимание, что миссии Аполлона работали на ближней стороне в течение лунного дня, поэтому большая часть дальней стороны была бы темной. Фактически, вы уже можете видеть терминатор в левом нижнем углу изображения выше, который является лишь небольшой частью дальней стороны с большим куском ближней стороны в правом верхнем углу.
@MarkAdler Чтобы обеспечить максимальное количество дневного света для миссии, посадки были рассчитаны на посадку на Луну вскоре после местного рассвета. Это означает, что терминатор будет к западу от зоны приземления, и они приземлятся во время первой фазы Луны. «Аполлон-16» находился недалеко от «мишени», поэтому Луна должна была быть почти полной, когда они приземлились. Как вы правильно заметили, фото не прямоугольное в дальней стороне, а скорее немного в стороне.
Максимизация дневного света имеет относительно мало общего с этим. Основная причина - тени. Приземление вблизи восхода солнца позволяет увидеть хорошие тени, что помогает восприятию глубины. Ни одна из миссий не длилась достаточно долго, чтобы дневной свет был даже близок к проблеме, поскольку день длится 14 дней. Я думаю, что утро, вероятно, помогло и с тепловыми соображениями, лунная поверхность не была бы такой горячей после такого небольшого количества времени, чтобы нагреться.

Ответы (4)

Фотография (кадр 3021), похоже, была сделана с высоты примерно 1180 км на обратном пути на Землю.

Мы делаем вывод, что он был сделан на обратном пути, поскольку кадр 3005 был сделан после трансземной инъекции . И, предположительно, "Революция: ТЕ" в информации об изображении.

Информация об изображении сообщает нам, что фотография была сделана метрической/картографической камерой. НАСА предоставляет подробную информацию о лунной картографической камере Fairchild :

Метрическая камера имеет фокусное расстояние 3 дюйма (76 мм) и объектив f/4,5. Формат 4½ x 4½ дюйма на пленке шириной 5 дюймов, а угловой охват составляет 74° на 74°.

Зная угол обзора камеры и радиус Луны, мы можем рассчитать минимальную высоту, необходимую для того, чтобы увидеть полный диск (горизонт 360°), используя закон синусов. Линия от нашей камеры до горизонта является касательной, которая дает наш второй угол, прямой угол.

Минимальная высота, чтобы увидеть полный дискВычислите высоту, зная угол зрения наблюдателя и радиус сферы.

h+R/sin 90 = R/sin θ
h+R/1 = R/sin θ
h = R/sin θ - R

Экваториальный радиус Луны: 1738,1 км.
Угол обзора: 73,74° (рассчитано по фокусному расстоянию и формату).

h = 1738,1/sin(73,74/2) - 1738,1 = 1158,726 км

Зная минимальную требуемую высоту и предполагая, что изображение показывает всю фотографию, мы можем воссоздать камеру с помощью программного обеспечения для 3D и быстро найти ее общее положение относительно масштабной модели Луны, выровняв элементы.

Более точный метод, вероятно, будет использовать известные расстояния между объектами.

Используя 3D-программное обеспечение, мы также можем увидеть, как выглядело бы изображение, если бы оно было снято на высоте 300 км. (Красная подсветка указывает на ближнюю сторону.)

Воссоздано положение лунной картографической камеры

Видимый след под более привычным углом:

Видимый след

Очень хороший ответ! Добро пожаловать на сайт.
Хороший ответ! Не могли бы вы немного рассказать о методах и программном обеспечении, которые вы использовали для создания этих визуализаций?
Я добавил, как рассчитать минимальную высоту, необходимую для просмотра полного диска с заданным углом зрения, и метод «глазного яблока», который я использую для получения общего положения. Я использую Blender, хотя я думаю, что большинство 3D-программ будут иметь аналогичные функции виртуальной камеры и масштабирования. Я исправил свой первоначальный ответ, который дал половину приблизительной высоты (скормив мой экономящий время скрипт Blender радиусом Луны вместо диаметра).
поразительный ответ. Просто любопытство, интересно, почему назвали "метрической камерой": это отсылка к Наполеону, или имеется в виду в смысле "измерение"?
@Джо Измерение. Это прецизионная камера, специально разработанная для фотограмметрии, «сконструированная таким образом, что ее геометрические характеристики не меняются от фотографии к фотографии, а изображение как можно меньше искажается». (Глоссарий картографических наук Американского общества инженеров-строителей)
Этот ответ прекрасно дополняет этот ответ.

Начальная лунная орбита была примерно 100x300 км, а дальнейшая точка находилась на дальней стороне. Из расшифровки миссии мы узнаем о просьбе сфотографировать Луну у терминатора, на дальней стороне (Потому что не было связи с Землей) Используя этот простой калькулятор , я нахожу, что было бы видно только 7% поверхности Луны на 300 км. Полную карту Дальней стороны можно увидеть ниже. Это выглядит как дальняя сторона, и масштаб явно другой, но, похоже, не требуется коэффициент 7!

введите описание изображения здесь

Наконец, я обнаружил, что 10:30 должно быть направлением лунного севера на изображении.

Несколько вещей цепляют меня. Прежде всего, я считаю, что весь образ не является обратной стороной. На самом деле, я считаю, что самый левый край на самом деле Ближняя сторона, так как на дальней стороне не так много кобыл, и линия между ними почти идеальна.

Немного покопавшись, я нашел источник этого изображения. Оказывается, это был вовсе не астронавт, а инструмент, известный как камера Mapping Metric, которая использовалась для картирования Луны для Аполлона 15-17. Фильм был найден во время короткого выхода в открытый космос по пути домой с Луны. Кажется, это была одна из фотографий, сделанных по пути домой с Луны, так как она одна из последних в серии. Вы можете увидеть всю серию на веб- сайте Apollo Digital Archive .. Время фотографии не записано, что я могу найти где угодно. Последняя фотография перед ней, на которой указано время, — 3000, 1972-04-24T23:32:28, на которой начинается кривизна Луны. Я полагаю, что на самом деле произошло то, что траектория возвращения Луны началась на дальней стороне и прошла по курсу, который позволил увидеть большую часть темной стороны. Трансземная инъекция произошла 25 апреля 1972 года в 02:15:33 . Вероятно, фотография была сделана немного позже TEI, хотя я не могу найти более точную временную шкалу. На фотографиях видно, как они медленно удаляются от Луны, начиная с 3000. До этого они делались примерно каждые 30 секунд. Перестали снимать по стандартному плану, но на 200:33они снова включили камеру на некоторое время. Это было через 10 минут после TEI, что, кажется, было бы подходящим местом, чтобы сделать снимки «обратной стороны» Луны, которые они вернули. Он был включен около 2 часов, примерно до 202:55. Наверняка в какой-то момент в течение этого времени будет виден «глобальный» вид Луны, а ближе к более ранней части должна быть видна обратная сторона. Я не могу найти зависимость высоты от времени, но теперь все это имеет смысл!

Итак, единственная причина, по которой у вас возник вопрос, заключалась в том, что вы предполагали, что видите всю половину поверхности? Если вы видите только 7%, это не значит, что вы не увидите горизонт.
Мне все еще кажется странным, что это идеальный круг, в чем я еще не разобрался.
Это должно было быть взято из намного дальше, чем 300 км. Это Mare Crisium на верхней правой конечности, что означает, что половина Луны действительно видна, потому что эта особенность очень большая. По ссылке выше, что поставил Марк Адлер, помечено. Так что это должно было быть, когда они были захвачены гравитацией Луны, и они должны были немного уйти за орбиту Луны, когда это произошло.
@kimholder Край этой функции виден и сильно искажен. Я не уверен, как вы можете утверждать, что на фотографии ОП видно 50%.
@Samuel Размер Mare Crisium на фотографии по отношению ко всему диску - это его размер, если смотреть с Земли. Обратите также внимание, что фотография в вопросе перевернута, она представлена ​​таким образом по композиционным соображениям. 10:30 там не север, скорее 5.
@kimholder Нет, на фото здесь он значительно больше. Вы смотрите на правильную Маре?
@kimholder Да, это то, на что я тоже смотрел. Однако вращение изображения не меняет отношения видимого размера Кобылы к видимой поверхности. Он кажется намного больше, потому что видно менее 50% поверхности.
@kimholder Я понял, что ты сказал. Я не согласен с этим, в частности с вашим утверждением, что «это означает, что половина Луны действительно видна». Очень хорошо видно, что на фото видно менее 50% поверхности.
@kimholder Да, нет ничего, что можно было бы сделать, чтобы спасти этот аргумент. Им придется пройти десятую часть пути до Земли, прежде чем станет видно около 50% поверхности. Но поскольку они были на дальней стороне, этого не произошло. Таким образом, ни разу на дальней стороне не было видно 50% поверхности для одной фотографии. Не уверен, как сформулировать это более четко, чем это.
@Samuel Я удалил несколько своих комментариев, чтобы сократить список. Мое визуальное представление о размере Crisium было совершенно неверным, и я писал все это в режиме многозадачности - «половина» была ленивой и основывалась на недоразумениях, после чего я не уделял ей должного внимания. Я в основном думал о том, что 300 км - это слишком мало. Ты прав.
«нечетный… идеальный круг» — поскольку Луна и каждая планета близки к идеальной сфере, на каждой фотографии с ней целиком в кадре она будет отображаться как круг. С камерами типа «рыбий глаз» земля выглядит как круг, даже если ее сфотографировать, держа камеру всего в нескольких футах от земли — « photo.stackexchange.com/questions/23760/… ».
Это только в том случае, если вы находитесь достаточно далеко. Например, если вы находитесь в самолете, Земля не выглядит как круг.

введите описание изображения здесь

Таким образом, я примерно занял правильное положение, чтобы соответствовать сделанному фото. Высота над уровнем моря слишком мала, так что не обращайте на это внимания, но я думаю, что лунная долгота примерно верна (120° в.д.). Я очень скептически отношусь к тому, что это изображение было сделано на заявленных высотах лунной орбиты. Эти высоты слишком малы, чтобы эти особенности проявлялись так, как они есть.

Мое лучшее предположение, что эта фотография была сделана, было во время возвращения на Землю, вероятно, вскоре после горения трансземной вставки. В этот момент CSM будет находиться на траектории отхода от Луны, поэтому он очень быстро наберет высоту на выходе. Это также согласуется с тем, какое полушарие видно (восточное), так как это будет уходящая сторона Луны.

В отчете о миссии также отмечается на стр. 5-8 (pdf стр. 48), что картографическая камера также использовалась «вертикально» после трансземной инъекции. Я предполагаю, что это изображение с картографической камеры того времени. К сожалению, я не могу найти никакой информации о том, когда именно и где это произошло.

Еще одно изображение с меньшей высоты:

введите описание изображения здесь

Прошу прощения за обрезку, Google Планета Земля имеет фиксированное горизонтальное поле зрения, и изменение ширины окна оставляет видимой примерно ту же горизонтальную часть луны. Тем не менее, я думаю, что это изображение лучше соответствует изображению в ОП. При этом видно примерно 20% лунной поверхности.

Какое фокусное расстояние вы здесь имитируете?
@Samuel К сожалению, я не знаю, и Google Планета Земля не дает мне прямого способа настроить его, поэтому высота глаз является фиктивной для предположения, где находился модуль, когда было сделано изображение. К счастью, фокусное расстояние не имеет большого значения, так как оно не меняет видимость сферы, а лишь ее искажение. Увеличение высоты лунной орбиты сделало бы очевидным, что она слишком близка, поскольку вы не можете получить правильное относительное расстояние между видимыми кобылами.
Мне кажется, что видимая часть луны на фотографии ОП — это только правый верхний квадрант вашей фотографии. Что, если ваша фотография составляет 50%, это означает, что фотография ОП находится в районе 12% поверхности, что почти согласуется с ответом ОП, видимым на 7,4%.
@Samuel Моя фотография показывает примерно 29% лунной поверхности, исходя из заявленной высоты глаз.
Даже лучше. Верхний правый квадрант составляет около 7,25% поверхности.
@Samuel Я добавил второе изображение, которое значительно ближе, и я думаю, что оно лучше соответствует изображению ОП. Сообщаемая высота по-прежнему значительно превышает 300 км (~ 186 миль). От центра к центру две кобылы в правом верхнем углу находятся на расстоянии около 250 миль друг от друга, что составляет 1/8 диаметра Луны. Я думаю, что с расстояния 186 миль они займут гораздо больше видимого диска, чем здесь.
Я не уверен, что они будут. Я думаю, что инструмент, который вы используете, имеет достаточно большую погрешность (из-за фиксированного поля зрения), поэтому мы, вероятно, можем предположить, что фотография была сделана с расстояния около 300 км широкоугольным объективом. Бритва Оккама.
Я отмечаю это как правильное. Я думаю, что нижнее изображение хорошо подходит, и оно соответствует информации в моем собственном ответе. FOV не имеет большого значения, как правильно заметил Кайл, он не меняет того, что видно, а только размер того, что видно.

https://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_16#Launch_and_outbound_trip

Когда они выполнили ожог, чтобы выйти на лунную орбиту над обратной стороной, они находились на высоте около 300 км над поверхностью. Я не могу найти, когда была сделана эта фотография, но я бы сказал, что это было тогда.

Похоже, что фотография была сделана примерно в 76:34 с сайта history.nasa.gov/ap16fj/11_Day4_Pt2.htm . Я предполагаю, что это время с момента запуска. DOI был в 77:39. 300 км намного лучше, чем предыдущие, но все же кажется немного странным иметь такую ​​идеальную круглую луну с такой высоты.
?? Контур сферы — идеальный круг с любой высоты.
@PearsonArtPhoto в 74:24, они говорят о том, что кто-то пукает?
@MarkAdler Проблема в том, что весь круг попадает в кадр с такого близкого расстояния.
Широкоугольный объектив.
@kevingreen есть ли в наличии инвентарь объективов, взятых с миссии? Рыбий глаз?
@MarkAdler: Конечно, широкоугольный объектив. Насколько широкий угол, чтобы увидеть как можно больше? Даже на расстоянии 300 км им будет не хватать большей части поверхности. Я предполагаю, что с их точки зрения он все равно будет казаться сферическим. Они определенно сделали это, но как именно?
@kevingreen Казалось бы, да.
Я понимаю, что на расстоянии 300 км вам понадобится широкоугольный объектив с фокусным расстоянием 20 мм для стандартной 35-мм камеры с пленкой / датчиком (я использовал более короткий размер датчика 24 мм). Вы можете получить объективы с меньшим фокусным расстоянием, чем это.
@MarkAdler: Кроме того, на Аполлоне часто использовались пленки большего размера, что увеличивало фокусное расстояние, допустимое для эквивалентного поля зрения.
Да, камеры Hasselblad 500EL, используемые на Аполлоне на орбите и на поверхности, используют пленку 56 мм x 56 мм по сравнению со стандартным размером пленки 36 мм x 24 мм «35 мм».
Для Hasselblad был доступен 38 -миллиметровый объектив, который справился с задачей. Для этого изображения вам нужен угол обзора 63°, а этот объектив даст Hasselblad угол обзора 73°.
Моя SLR с маленькой матрицей (APS-C) с широкоугольным объективом 10 мм также имеет угол обзора 73° на коротком расстоянии, так что я мог бы сделать этот снимок. Я бы с удовольствием попробовал. Так сказать.
Как Аполлон-16 сделал эту полную фотографию обратной стороны Луны?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v