Поверхность Луны, чей великолепный вид можно часами изучать даже в бинокль или небольшой телескоп, испещрена ударными кратерами. Во время частичных лунных фаз кратеры, расположенные вдоль терминатора, отбрасывают длинные тени, подчеркивающие их рельеф. А когда Луна полная, некоторые кратеры кажутся окруженными системами ярких радиальных линий или лучей. На обращенной к нам стороне Луны можно, например, увидеть такие большие ударные кратеры, как Коперник, Тихо и Феофил. Каждый из них имеет протяженную систему лучей, покрывающих лунный рельеф.
Кратер Тихо – одна из притягивающих взгляд земного наблюдателя поверхностных лунных структур. Тихо — самый молодой крупный ударный кратер, видимый с Земли, расположен к югу от Моря облаков (Mare Nubium) на сильно расчлененном южном нагорье (43°ю.ш., 11°з.д.). Его диаметр около 85 км, средняя глубина 4700 м, а центральный пик возвышается над дном на 2400 м. Вещественный состав центрального пика кратера и его периферии существенно отличаются, предполагается, что пик сложен породами, залегавшими на больших глубинах.
Кратер Тихо образовался около 100 млн. лет назад в результате падения крупного метеорита или кометы. При столкновении огромные массы каменного материала лунной коры расплавились и частично испарились, часть разлетелась по баллистическим траекториям и распределилась на огромной территории, сформировав вторичные кратеры и лучи – поверхностные структуры, лучше всего видимые при полной Луне. Один из лучей пересекает место прилунения космического корабля Аполло-17, находящееся в 2000 км от Тихо.
Карты лунного кратера Тихо являются продуктом совместных усилий двух братьев, интересующихся астрономией и одновременно являющихся ГИС- специалистами. Крис Бехи (cbehee@cob.org) работает ГИС- аналитиком в департаменте планирования г. Бирмингем, шт. Вашингтон, а Роланд (roland.behee@commtrans.org) – координатором программных ГИС- разработок в департаменте транзитных перевозок в Эверете, шт. Вашингтон.
При создании карт района кратера Тихо использовались орбитальные фотоизображения, полученные в ходе Научного эксперимента по изучению глубокого Космоса (DSPSE), известного как миссия Клементины, и данные дистанционного зондирования Луны, полученные наземными радиотелескопами.
Этот проект, финансировавшийся Организацией оборонной ракетной баллистики (BMDO), Министерством обороны США и Американским космическим агентством (NASA) начался с запуска 25 января 1994 г космического аппарата Clementine (Клементина) ракетой Титан IIG с военно-воздушной базы Ванденберг в Калифорнии. Клементина собрала изображения всей лунной поверхности в ближнем инфракрасном, дальнем инфракрасном, ультрафиолетовом-видимом диапазонах спектра, а также сенсорами высокого разрешения (HIRES), обеспечившими 10-100 кратное повышение точности получаемых данных (рис. 1). По таким изображениям были составлены карты рельефа и распространения горных пород на всю поверхность Луны (рис. 2).
Рис. 1. Мозаики изображений на район кратера Тихо.
Рис. 2. Карта лунного рельефа.
В течение 1997 г. высокоточные измерения топографии поверхности Луны были проведены с помощью 70-метрового радиотелескопа и нескольких 34-метровых станций слежения Сети изучения дальнего космоса (DSN) в Голдстоне в пустыне Мохави, Калифорния. Совместное использование этих станций позволило получить данные с пространственным разрешением, которое бы обеспечил прибор диаметром эквивалентным физическому расстоянию между этими станциями, то есть многим милям.
По результатам исследований составлено радарное изображение высокого разрешения на приполярные районы Луны и на район размерами 200 Х 200 км вокруг кратера Тихо. Часть этого района была представлена в виде карт. Обработка радарных данных позволила создать цифровую модель рельефа с горизонтальным разрешением 150 м и вертикальным разрешением 50 м.
В результате была создана серия изображений рельефа с отмывкой, на которых представлены высотные данные на район кратера Тихо при девяти разных вариантах освещенности, представляющих фазы (справа-налево) от растущей Луны до полной и, далее, к убывающей, соответствующие 11 суткам 28-дневного лунного цикла (рис. 3). Резкие контрасты оттенков, вплоть до черного, соответствуют специфике освещенности в условиях планеты, лишенной атмосферы.
Рис. 3. Серия изображений, показывающих рельеф района кратера Тихо при разной освещенности.
Цифровые данные радарных измерений высоты поверхности были получены в растровом формате PDS (Planetary Data System). В ArcGIS изображение было конвертировано в файл GRID в синусоидальной проекции с радиусом сферы равным 1748 км. Создание рельефа с отмывкой проводилось с использованием специального алгоритма с заданием веса экспозиции склонов при азимуте источника освещение в 293 градуса и его высоте над горизонтом равной 50 градусам. Оттенки цветовой отмывки были сопоставлены с общим диапазоном изменения высот и на их основе была создана карта рельефа кратера Тихо.
Затем с помощью инструментов построения TIN-поверхности в ArcInfo Workstation была создана трехмерная сцена – цифровая модель района, основанная на радарных высотных данных, на которую было наложено псевдоцветное ортофото, полученное с Клементины (рис. 4). При формировании каркаса поверхности коэффициент растяжения по вертикали был задан равным 2,5.
Рис. 4. Топографическая карта и модель рельефа на район кратера Тихо.
Конечная карта кратера Тихо (рис. 4) была распечатана на плоттере Hewlett–Packard Designjet 755 CM. Она представлена на обложке картографического сборника ESRI Map Book, том 18.
