Le mappe e le immagini create da un piccolo team UA all'inizio della corsa allo spazio hanno aperto le porte all'esplorazione lunare e planetaria 50 anni fa.

Solo una manciata di persone stava studiando seriamente la luna quando il presidente John F. Kennedy annunciò nel 1961 che gli americani avrebbero camminato sulla sua superficie entro la fine del decennio. Tra loro c'era un piccolo gruppo di ricercatori dell'Università dell'Arizona.

Il team UA ha ripreso e mappato la superficie lunare, che ha permesso loro di comprendere la geologia della luna e la NASA di scegliere i siti di atterraggio per le future missioni robotiche e Apollo. Gerard Kuiper, il padre della moderna scienza planetaria, guidò il team e fondò l'UA Lunar and Planetary Laboratory.

"Gli astronomi classici consideravano la luna come un fastidio che illuminava il cielo notturno, rendendo difficile studiare le stelle e le galassie più deboli, " ha detto William Hartmann, uno dei primi studenti laureati di Kuiper e co-fondatore del Planetary Science Institute, o PSI, a Tucson. Hartmann e il co-fondatore del PSI Don Davis, un altro alunno UA, propose anche che la luna fosse nata da un gigantesco impatto con la Terra. La loro teoria porta ancora a pensare oggi.

"Allora, gli astronomi erano interessati solo agli oggetti al di fuori del nostro sistema solare, "Ha detto Hartmann. "Per la maggior parte degli astronomi degli anni '50, i pianeti non sembravano molto interessanti, e non c'erano tecniche molto utili per studiarli."

Inoltre, le mappe lunari dell'epoca erano disegnate a mano, e i nomi di molte caratteristiche sono rimasti incerti.

Kuiper, già leader nella scienza planetaria quando arrivò a Tucson nel 1960, ha cercato di capire il vicino celeste della Terra e ha lavorato per anni per creare più atlanti lunari con le migliori fotografie della luna.

Gli atlanti lunari

Kuiper e il suo team hanno raccolto le migliori foto telescopiche disponibili della luna da osservatori di tutto il mondo e le hanno utilizzate per produrre i primi due atlanti mentre lavoravano allo Yerkes Observatory dell'Università di Chicago nel Wisconsin. L'Atlante Lunare Fotografico e l'Atlante Ortografico della Luna, che includeva una griglia di coordinate, sono stati pubblicati nel 1960 e nel 1961, rispettivamente. Gli astronomi li usavano mentre osservavano la luna telescopicamente.

L'atlante lunare rettificato, pubblicato nel 1963 dalla University of Arizona Press, fatto un passo in più. Il terzo atlante ha permesso agli umani per la prima volta di vedere quali caratteristiche si trovano sui bordi della luna, chiamati arti, sembrava senza distorsioni.

Per realizzare questo, Kuiper ha montato un emisfero bianco largo 3 piedi alla fine di un corridoio e ha proiettato su di esso fotografie su lastre di vetro delle migliori immagini della luna. Hartmann, all'epoca studentessa del primo anno, è stato incaricato di scattare foto dell'emisfero da diverse angolazioni. Le immagini risultanti hanno rivelato le caratteristiche lunari come apparirebbero dalla prospettiva di un astronauta che vola in alto.

Quattro anni dopo, Kuiper ha prodotto un altro atlante lunare.

"L'Atlante Lunare Consolidato del 1967 fu l'ultimo della serie di Gerard Kuiper, " ha detto Steve Larson, che era uno degli assistenti di ricerca universitari di Kuiper ed è ora uno scienziato senior presso l'UA Lunar and Planetary Laboratory, o LPL. Larson ha fondato il Catalina Sky Survey e ha lavorato sotto tutti i direttori di LPL sin dall'inizio del laboratorio.

Il quarto atlante comprendeva le immagini a più alta risoluzione prese dal suolo, la maggior parte delle quali sono state scattate utilizzando il telescopio da 61 pollici finanziato dalla NASA arroccato in cima al Monte Bigelow nelle montagne Catalina a nord di Tucson. Il telescopio è ora gestito dallo Steward Observatory dell'UA e porta il nome di Kuiper.

"Questo è stato il nostro progetto principale per i primi due anni dopo la costruzione del telescopio da 61 pollici, " Ha detto Larson. "Siamo stati finanziati dalla NASA per registrare immagini ad alta risoluzione della luna, ma abbiamo anche preso immagini di Venere, Marte, Giove e Saturno per monitorare i cambiamenti nelle atmosfere".

Kuiper e il suo team hanno creato il Consolidated Lunar Atlas focalizzando attentamente il telescopio sulla luna e scattando sistematicamente migliaia di foto cinematografiche lungo il terminatore lunare, il confine tra la luce del sole e l'oscurità. Al terminatore, la luce del sole colpisce la luna con un angolo basso, permettendo agli scienziati di catturare sottili variazioni nella topografia lunare, ha detto Larson.

Ma l'alto contrasto e l'illuminazione drammatica vicino al terminatore lunare hanno reso difficile l'immagine delle caratteristiche della superficie lunare. Larson e lo studente universitario John Fountain hanno faticosamente illuminato le aree vicino all'ombra e oscurato manualmente le parti più luminose della superficie.

"Era molto analogico, " ha detto. "Ho trascorso l'intera stagione estiva dei monsoni giù nella stanza buia del seminterrato; Il sole splendeva quando sono sceso, e quando sono uscito c'è allagamento dappertutto".

Kuiper e il suo team hanno ispezionato, catalogato e classificato ciascuno degli oltre 8, 000 foto di film per ridurle alle oltre 200 che ora compongono il Consolidated Lunar Atlas. È stato pubblicato dalla University of Arizona Press nel 1967.

Atterraggio dell'Aquila

Allo stesso tempo, i leader della NASA sapevano di aver bisogno di comprendere in dettaglio la superficie della luna per scegliere un sito di atterraggio. sarebbe il liscio, strisce scure della superficie lunare, chiamate maria, che significa mari, come i primi osservatori pensavano che fossero oceani:ingoiare gli astronauti nella polvere o sostenerli come oceani di magma raffreddati e solidificati?

"Quando la NASA stava decidendo dove atterrare, starebbero guardando una di queste impronte. Ecco un punto con pochi crateri relativamente piatto, " Disse Larson mentre indicava il sito di atterraggio finale dell'Apollo 11, situato nel Mare della Tranquillità.

Ci sono due tipi principali di terreno sulla luna, ha affermato Shane Byrne, professore di LPL e assistente direttore di scienze planetarie.

"La maggior parte delle missioni Apollo e la maggior parte delle missioni Surveyor (lander) sono andate a un tipo:la cavalla lunare, le zone scure della luna, " ha detto Byrne. "E 'più agevole e più sicuro atterrare lì, e questa è stata la motivazione per mandare lì gli astronauti. Ma la maggior parte della luna è coperta dalle aree luminose, gli altopiani lunari, che sono molto più rudi, molto più craterizzato."

prima degli uomini, C'erano i Robot

La NASA ha preparato tre serie di veicoli spaziali robotici per visitare la luna prima degli astronauti:Ranger, Geometra e Lunar Orbiter.

La NASA ha nominato Kuiper capo sperimentatore, una posizione oggi denominata investigatore principale, nelle missioni Ranger. Tra il team c'erano lo scienziato planetario UA Ewen Whitaker e Eugene Shoemaker, che ha creato la branca di astrogeologia del Servizio Geologico degli Stati Uniti a Flagstaff, Arizona.

Ranger 1 è stato lanciato nell'agosto 1961 per raccogliere video con dettagli crescenti prima dell'atterraggio di fortuna sulla luna. Le future missioni dei Ranger fallirono fino al lancio nel 1964 di Ranger 7, che sbarcò in quello che Kuiper soprannominò Mare Cognitum, il mare che è diventato noto. Whitaker ha selezionato i siti di atterraggio per Ranger 6 e 7.

La riuscita missione Ranger 7 ha migliorato la risoluzione dei dettagli lunari 1, 000 volte, Kuiper ha proclamato in una conferenza stampa poco dopo che la navicella spaziale ha raggiunto la luna.

Per analizzare le fotografie, Kuiper ha collaborato con i professori emeriti della UA Robert Strom di LPL e Spence Titley, del Dipartimento di Geoscienze. Titley ha dato agli studenti di Kuiper e agli astronauti della NASA corsi intensivi di geologia e ha consigliato le caratteristiche che gli astronauti dovrebbero fotografare dall'orbita. Titley ha anche lavorato con l'US Geological Survey nel 1964 per mappare la luna utilizzando il telescopio solare McMath-Pierce su Kitt Peak per il programma Apollo.

Le missioni Ranger sono state seguite da Surveyor 1, il primo di sette lander lunari senza equipaggio in un programma che si è svolto dal giugno 1966 al gennaio 1968. Il Surveyor 1 ha raggiunto la superficie della luna il 2 giugno, 1966, e ha inviato foto panoramiche dei suoi viaggi.

Il successo di Surveyor ha rassicurato gli astronauti che non sarebbero stati inghiottiti dalla polvere. Nonostante il successo del programma Surveyor, La NASA non aveva modo di sapere dove, Esattamente, sulla luna l'astronave è atterrata.

La NASA ha pubblicato sulla rivista quello che pensavano fosse il sito di atterraggio corretto Scienza . Ma Whitaker ha notato una discrepanza, e dopo aver esaminato attentamente le immagini scattate dalla NASA Lunar Orbiter, ha pubblicato una posizione alternativa per Surveyor 1 nel numero di settembre della rivista.

"Whitaker è stato in grado di individuare l'area di atterraggio guardando le cime delle montagne all'orizzonte, " ha detto Larson.

I funzionari della NASA si sono resi conto del loro errore e le capacità di Whitaker gli sono valse il compito di individuare altri quattro siti di atterraggio per Surveyor.

Whitaker ha nuovamente dimostrato la sua abilità con la superficie lunare quando ha localizzato correttamente l'Apollo 11. La prima missione con equipaggio non ha colpito il bersaglio previsto perché il sito era troppo roccioso. Il lander che trasportava i due uomini ha viaggiato per altre quattro miglia, quasi a corto di carburante prima di atterrare. La NASA ha analizzato le foto scattate dalla superficie e ha determinato quello che credevano fosse il sito di atterraggio dell'Apollo 11. Ewen ha fatto la sua analisi, che era contrario alla posizione della NASA, ed era corretto.

La NASA ha quindi cercato di dimostrare un atterraggio puntuale con l'Apollo 12 e ha utilizzato la posizione del Surveyor 3 di Whitaker per farlo. La posizione di Whitaker era così precisa che gli astronauti si sono diretti verso Surveyor 3.

Fin dalle missioni Apollo, l'UA ha ripreso la superficie di Marte in grande dettaglio utilizzando l'esperimento scientifico di imaging ad alta risoluzione a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter. L'UA ha anche guidato il team che ha ripreso la superficie della luna di Saturno, Titano, da sotto le nuvole con la sonda Cassini-Huygens. L'UA è anche a capo della missione di ritorno del campione OSIRIS-REx verso l'asteroide Bennu e sta attualmente mappando e analizzando la superficie scura per scegliere un sito di raccolta.