¿Cómo capturó el Apolo 16 esta fotografía completa del lado oculto de la Luna?

El Apolo 16 fotografió el lado oculto de la Luna, como se ve a continuación.

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Esto me parece extraño. El Apolo 16 orbitó la Luna a una órbita de solo 100 km. Parece demasiado cercano para obtener este tipo de fotografía de la Luna. ¿Cómo se capturó esta imagen con una vista global del lado lejano, desde el Apolo 16?

¿ Un palo selfie (muy, muy ) largo? (patos) Buena pregunta, sin embargo. Desde una distancia 'infinita' presumiblemente veríamos cerca de 180° de cualquier lado de la luna. ¿Sabemos cuántos grados se ven en esa imagen?
¿Conoces el número de la foto de la NASA por casualidad?
Estoy bastante seguro de que es AS16-3021
Tenga en cuenta que las misiones Apolo operaron en el lado cercano durante el día lunar, por lo que la mayor parte del lado lejano estaría oscuro. De hecho, ya puede ver el terminador en la parte inferior izquierda de la imagen de arriba, que es solo una pequeña parte del lado lejano con una buena parte del lado cercano en la parte superior derecha.
@MarkAdler Para permitir la máxima cantidad de luz diurna para la misión, los aterrizajes se programaron para aterrizar en la Luna poco después del amanecer local. Esto significa que el terminador estaría al oeste de la zona de aterrizaje y aterrizarían durante la primera fase de la Luna. El Apolo 16 no estaba lejos de la "diana", por lo que la Luna se habría acercado a la mitad cuando aterrizaron. Como señalas correctamente, la foto no está encuadrada en el lado opuesto, sino que está un poco hacia un lado.
Maximizar la luz del día tiene relativamente poco que ver con eso. La razón principal son las sombras. Aterrizar cerca del amanecer permite que se vean buenas sombras, lo que ayuda con la percepción de profundidad. Ninguna de las misiones duró lo suficiente como para que la luz del día estuviera cerca de ser un problema, ya que el día dura 14 días. Creo que la mañana probablemente también ayudó con las consideraciones térmicas, la superficie lunar no estaría tan caliente después de tan poco tiempo para calentarse.

Respuestas (4)

La foto (fotograma 3021) parece haber sido tomada desde una altitud aproximada de 1180 KM, en el viaje de regreso a la Tierra.

Inferimos que se tomó en el viaje de regreso ya que el cuadro 3005 se tomó después de la inyección trans-Tierra . Y, presumiblemente, por "Revolución: TE" en la información de la imagen.

La información de la imagen nos dice que la foto fue tomada por la cámara métrica/de mapeo. La NASA proporciona detalles de la cámara de mapeo lunar Fairchild :

La cámara métrica tiene una distancia focal de 3 pulgadas (76 mm), lente f/4.5. El formato es de 4½ x 4½ pulgadas en película de 5 pulgadas de ancho y la cobertura angular es de 74° por 74°.

Conociendo el ángulo de visión de la cámara y el radio de la luna, podemos calcular la altitud mínima requerida para ver un disco completo (un horizonte de 360°) utilizando la ley de los senos. La línea de nuestra cámara al horizonte es una tangente, lo que da nuestro segundo ángulo, un ángulo recto.

Altitud mínima para ver un disco llenoCalcule la altitud dado el ángulo de visión de un observador y el radio de la esfera

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

Radio ecuatorial de la Luna: 1738,1 km
Ángulo de visión: 73,74° (calculado a partir de la distancia focal y el formato)

h = 1738,1/sen(73,74/2) - 1738,1 = 1158,726 km

Conociendo la altitud mínima requerida y asumiendo que la imagen muestra la foto completa, podemos recrear la cámara usando un software 3D y encontrar rápidamente su posición general en relación con un modelo a escala de la luna alineando las características.

Un método más preciso probablemente usaría distancias conocidas entre características.

Con el software 3D también podemos ver cómo se habría visto la imagen si se hubiera tomado a una altitud de 300 km. (El resaltado rojo indica el lado cercano).

Posición de la cámara de mapeo lunar recreada

La huella visible vista desde un ángulo más familiar:

La huella visible

Muy buena respuesta! Bienvenido al sitio.
¡Buena respuesta! ¿Puede ampliar un poco los métodos y el software que utilizó para producir estas visualizaciones?
Agregué cómo calcular la altitud mínima requerida para ver un disco completo con un ángulo de visión dado, y el método de "globo ocular" que uso para obtener una posición general. Uso Blender, aunque creo que la mayoría de los programas 3D tendrían características similares de cámara virtual y escala. He corregido mi respuesta inicial, que dio la mitad de la altitud aproximada (después de haber alimentado mi secuencia de comandos Blender de ahorro de tiempo con el radio de la Luna en lugar del diámetro).
asombrosa respuesta. Solo una curiosidad, me pregunto por qué se llama la "cámara métrica": ¿es una referencia a Napoleón o significa en el sentido de "medida"?
@Joe Medida. Se trata de una cámara de precisión diseñada específicamente para la fotogrametría, "construida para que sus características geométricas no cambien de una fotografía a otra y la imagen se distorsione lo menos posible". (Glosario de ciencias cartográficas de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles)
Esta respuesta complementa muy bien esta respuesta.

La órbita lunar inicial era de aproximadamente 100x300 km, con el punto más alejado en el lado más alejado. De las transcripciones de la misión , nos enteramos de una solicitud para fotografiar la Luna en el terminador, en el lado lejano (porque no había comunicación con la Tierra). Usando esta sencilla calculadora , encuentro que solo el 7% de la superficie de la Luna habría sido visible. a 300km El mapa completo del lado lejano se puede ver a continuación. Parece el otro lado, y la escala es claramente diferente, ¡pero no parece ser un factor de 7 lo que sería necesario!

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Por último, descubrí que se supone que las 10:30 es la dirección del norte lunar en la imagen.

Me llaman la atención algunas cosas. En primer lugar, creo que la imagen completa no es el otro lado. De hecho, creo que el borde más a la izquierda es en realidad el lado cercano, ya que el lado lejano no tiene muchas yeguas, y la línea entre los dos es casi perfecta.

Después de investigar un poco, encontré la fuente de esta imagen. Resulta que no fue tomada por un astronauta en absoluto, sino por un instrumento conocido como la cámara Mapping Metric, que se usó para mapear la Luna para el Apolo 15-17. La película fue recuperada en un EVA corto en el camino a casa desde la Luna. Parece que esta fue una de las fotografías tomadas en el camino a casa desde la Luna, ya que es una de las últimas de la serie. Puede ver la serie completa en el sitio web de Apollo Digital Archive. No consta la hora de la fotografía que puedo encontrar por ningún lado. La última fotografía anterior que tiene una hora es 3000, 1972-04-24T23:32:28, que comienza a mostrar la curvatura de la Luna. Creo que lo que realmente sucedió es que la trayectoria de retorno lunar comenzó en el lado lejano y siguió un curso que permitía ver gran parte del lado oscuro. Trans-Earth Injection ocurrió el 25 de abril de 1972 02:15:33 . Probablemente la foto se tomó un poco después de TEI, aunque no puedo encontrar la línea de tiempo con más precisión que eso. Se puede ver que las fotos se alejan lentamente de la Luna, comenzando en 3000. Antes de eso, se tomaban cada 30 segundos. Dejaron de tomar fotografías según el plan estándar, pero a las 200:33volvieron a encender la cámara durante un rato. Eso fue 10 minutos después del TEI, que parece que estaría en un buen lugar para capturar las imágenes que regresaron del "lado lejano" de la Luna. Estuvo encendido durante aproximadamente 2 horas, hasta aproximadamente las 202:55. Con certeza, en algún momento durante ese tiempo, sería visible una vista "global" de la Luna, y hacia la parte anterior, el lado más alejado debería ser visible. No puedo encontrar la altitud frente al tiempo, ¡pero ahora todo tiene sentido!

Entonces, ¿la única razón por la que tenía una pregunta era porque asumió que estaba viendo la mitad completa de la superficie? Ver solo el 7% no significa que no verás también el horizonte.
Todavía me parece extraño que sea un círculo perfecto, que es un poco que aún no he descubierto.
Esto tuvo que ser tomado desde mucho más lejos que 300 km. Ese es Mare Crisium en la extremidad superior derecha, lo que significa que la mitad de la Luna es realmente visible, porque esa característica es muy grande. En el enlace de arriba que Mark Adler puso está etiquetado. Así que tenía que ser porque estaban siendo capturados por la gravedad de la Luna, y tenían que haber viajado más allá de la órbita de la Luna, ligeramente, cuando eso sucedió.
@kimholder El borde de esa característica es visible y está muy distorsionado. No estoy seguro de cómo puede afirmar que el 50% es visible en la foto del OP.
@Samuel, el tamaño de Mare Crisium en la foto en relación con todo el disco es del mismo tamaño cuando se ve desde la Tierra. Tenga en cuenta también que la foto está al revés en la pregunta, se presenta de esa manera por razones de composición. Las 10:30 no es el norte allí, son más como las 5.
@kimholder No, es significativamente más grande en la foto aquí. ¿Estás mirando a la Mare correcta?
@kimholder Sí, ese es el que yo también estaba mirando. Sin embargo, la rotación de la imagen no cambia la relación de tamaño aparente del Mare con respecto a la superficie visible. Parece mucho más grande porque menos del 50% de la superficie es visible.
@kimholder Entendí lo que estabas diciendo. No estoy de acuerdo con eso, específicamente con su afirmación "lo que significa que la mitad de la Luna es realmente visible". Está muy claro que menos del 50% de la superficie es visible en la foto.
@kimholder Sí, no hay nada que hacer para salvar ese argumento. Tendrían que recorrer una décima parte del camino de regreso a la Tierra antes de que se hiciera visible cerca del 50% de la superficie. Excepto que, dado que estaban en el otro lado, eso no fue lo que sucedió. Por lo tanto, en ningún momento, mientras que en el otro lado, el 50 % de la superficie era visible para una sola foto. No estoy seguro de cómo decirlo más claramente que eso.
@Samuel Eliminé algunos de mis comentarios para acortar la lista. Mi sentido visual del tamaño de Crisium era bastante erróneo como proporción, y estaba haciendo múltiples tareas mientras escribía todo esto: la 'mitad' de la parte era perezosa y se basaba en malentendidos, luego no le presté suficiente atención después de eso. Principalmente estaba pensando en que los 300 km eran demasiado bajos. Tienes razón.
"extraño... un círculo perfecto" -- Debido a que la luna y todos los planetas están cerca de una esfera perfecta, cada foto con ella completamente en el marco la mostrará como un círculo. Con las cámaras de ojo de pez, la tierra aparece como un círculo incluso cuando se fotografía sosteniendo la cámara a solo unos pies sobre la tierra -- " photo.stackexchange.com/questions/23760/… ".
Eso es solo si estás lo suficientemente lejos. Si estás en un avión, por ejemplo, la Tierra no parece un círculo.

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Así que me puse en la posición correcta para que coincida con la foto tomada. La altitud del ojo es demasiado baja, así que ignóralo, pero creo que la longitud lunar es más o menos correcta (120° E). Soy muy escéptico de que esta imagen se haya tomado mientras se encontraba en las altitudes de la órbita lunar indicadas. Esas altitudes son demasiado bajas para que estas características aparezcan como lo hacen.

Mi mejor suposición de cuándo se tomó esta foto fue durante el regreso a la Tierra, probablemente no mucho después de la quemadura de inserción trans-terrestre. En este punto, el CSM estaría en una trayectoria de escape saliendo de la luna, por lo que ganaría altitud muy rápidamente al salir. También es consistente con qué hemisferio es visible (este), ya que ese sería el lado saliente de la luna.

El informe de la misión también señala en la página 5-8 (pdf pg 48) que la cámara de mapeo también se usó "verticalmente" después de la inyección trans-terrestre. Supongo que esta imagen es de la cámara de mapeo durante ese tiempo. Desafortunadamente, no puedo encontrar ninguna información sobre exactamente cuándo y dónde ocurrió esto.

Otra imagen desde una altura más baja:

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Pido disculpas por el recorte en esto, Google Earth tiene un FOV horizontal fijo y cambiar el ancho de la ventana deja visible aproximadamente la misma parte horizontal de la luna. Sin embargo, creo que esta imagen coincide mejor con la imagen en el OP. En este caso, se ve aproximadamente el 20% de la superficie lunar.

¿Qué distancia focal estás simulando aquí?
@Samuel Desafortunadamente, no lo sé y Google Earth no me da una forma directa de ajustarlo, por lo que la altitud del ojo es falsa para adivinar dónde estaba el módulo cuando se tomó la imagen. Afortunadamente, la distancia focal realmente no importará, ya que no cambia qué parte de la esfera es visible, sino qué tan distorsionada está. Acercarse a la altitud de la órbita lunar haría obvio que está demasiado cerca, ya que no se puede obtener el espacio relativo correcto entre las yeguas visibles.
Me parece que la parte visible de la luna en la foto del OP es solo el cuadrante superior derecho de tu foto. Lo cual, si su foto es del 50%, significa que la foto del OP está en la región del 12% de la superficie, lo que casi concuerda con la respuesta del OP del 7,4% visible.
@Samuel Mi foto muestra aproximadamente el 29% de la superficie lunar según la altitud ocular informada.
Aun mejor. El cuadrante superior derecho es aproximadamente el 7,25% de la superficie entonces.
@Samuel He agregado una segunda imagen que está considerablemente más cerca porque creo que coincide mejor con la imagen de OP. La altitud informada sigue siendo significativamente superior a los 300 km (~186 mi). De centro a centro, las dos yeguas en la parte superior derecha están a unas 250 millas de distancia, lo que equivale a 1/8 del diámetro de la luna. Desde 186 millas, creo que ocuparían mucho más del disco visible que aquí.
No estoy convencido de que lo harían. Creo que la herramienta que está utilizando tiene un margen de error lo suficientemente grande (debido al campo de visión fijo) que probablemente podamos asumir que la foto se tomó desde unos 300 km con una lente gran angular. La navaja de Occam.
Estoy marcando esto como correcto. Creo que la imagen inferior es una buena coincidencia y coincide con la información en mi propia respuesta. El FOV no hace mucha diferencia, como señaló correctamente Kyle, no cambia lo que es visible, solo el tamaño de lo que es visible.

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

Cuando realizaron un encendido para entrar en la órbita lunar sobre el lado lejano, estaban a unos 300 km sobre la superficie. No puedo encontrar cuándo se tomó esta foto, pero diría que es muy probable que fuera entonces.

Parece que la foto probablemente fue tomada alrededor de las 76:34 de history.nasa.gov/ap16fj/11_Day4_Pt2.htm . Supongo que es tiempo desde el lanzamiento. DOI fue a las 77:39. 300 km es mucho mejor que el anterior, pero todavía parece un poco extraño tener una luna circular tan perfecta desde tal altitud.
?? El contorno de una esfera es un círculo perfecto desde cualquier altura.
@PearsonArtPhoto a las 74:24, ¿están hablando de alguien tirando pedos?
@MarkAdler El problema es obtener todo el círculo en el marco desde tan cerca.
Lente gran angular.
@kevingreen, ¿hay disponible un inventario de lentes traídos a la misión? ¿Ojo de pez?
@MarkAdler: lente gran angular seguro. ¿Qué tan amplio es el ángulo para ver tanto como sea posible? Incluso a 300 km les faltaría la mayor parte de la superficie. Supongo que todavía parecería esférico desde su punto de vista. Definitivamente lo hicieron, pero ¿cuáles son los detalles de cómo?
@kevingreen Parece que sí.
Entiendo que a 300 km necesitarías una lente gran angular de distancia focal de 20 mm para una cámara de tamaño de sensor/película estándar de 35 mm (utilicé la dimensión más corta de 24 mm del sensor). Puede obtener lentes con distancias focales más cortas que eso.
@MarkAdler: Además, a menudo se usaban tamaños de película más grandes en Apollo, lo que aumentaría la distancia focal permitida para el campo de visión equivalente.
Sí, las cámaras Hasselblad 500EL utilizadas en Apollo en órbita y en la superficie utilizan película de 56 mm x 56 mm, en comparación con el tamaño de película estándar de "35 mm" de 36 mm x 24 mm.
Había disponible una lente de 38 mm para la Hasselblad, que funcionaría. Necesitas un FOV de 63° para esa imagen, y esa lente le daría a la Hasselblad un FOV de 73°.
Mi SLR de sensor pequeño (APS-C) con mi lente gran angular de 10 mm también tiene un FOV de 73° en la dimensión corta, por lo que podría haber tomado esa foto. Estaría feliz de ir a darle una oportunidad. Por así decirlo.
¿Cómo capturó el Apolo 16 esta fotografía completa del lado oculto de la Luna?
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