De kaarten en afbeeldingen die aan het begin van de ruimterace door een klein UA-team zijn gemaakt, openden 50 jaar geleden de deur voor maan- en planetaire verkenning.

Slechts een handvol mensen bestudeerde de maan serieus toen president John F. Kennedy in 1961 aankondigde dat Amerikanen tegen het einde van het decennium op het oppervlak zouden lopen. Onder hen was een kleine groep onderzoekers van de Universiteit van Arizona.

Het UA-team heeft het maanoppervlak in beeld gebracht en in kaart gebracht, waardoor ze de geologie van de maan konden begrijpen en NASA om landingsplaatsen te kiezen voor toekomstige robot- en Apollo-missies. Gerard Kuipers, de vader van de hedendaagse planetaire wetenschap, leidde het team en richtte het UA Lunar and Planetary Laboratory op.

"Klassieke astronomen beschouwden de maan als een ergernis die de nachtelijke hemel verlichtte, het moeilijk maken om de zwakste sterren en sterrenstelsels te bestuderen, " zei Willem Hartmann, een van Kuipers eerste afstudeerders en medeoprichter van het Planetary Science Institute, of PSI, in Tucson. Hartmann en PSI-oprichter Don Davis, een andere UA-alumnus, stelde ook voor dat de maan werd geboren uit een gigantische impact met de aarde. Hun theorie leidt nog steeds tot denken.

"Vroeger, astronomen waren alleen geïnteresseerd in objecten buiten ons zonnestelsel, "Zei Hartmann. "Voor de meeste astronomen uit de jaren vijftig, de planeten leken niet erg interessant, en er waren niet erg bruikbare technieken om ze te bestuderen."

Bovendien, maankaarten werden destijds met de hand getekend, en de namen van veel functies bleven onzeker.

Kuiper, al een leider in planetaire wetenschap tegen de tijd dat hij in 1960 in Tucson aankwam, probeerde de hemelse buur van de aarde te begrijpen en werkte jarenlang om meerdere maanatlassen te maken met de beste foto's van de maan.

De maanatlassen

Kuiper en zijn team verzamelden de best beschikbare telescopische foto's van de maan van observatoria over de hele wereld en gebruikten ze om de eerste twee atlassen te produceren terwijl ze werkten aan het Yerkes Observatory van de University of Chicago in Wisconsin. De fotografische maanatlas en de orthografische atlas van de maan, die een coördinatenraster omvatte, werden gepubliceerd in 1960 en 1961, respectievelijk. Astronomen gebruikten deze terwijl ze de maan telescopisch observeerden.

De gerectificeerde maanatlas, gepubliceerd in 1963 door de University of Arizona Press, ging een stap verder. Met de derde atlas konden mensen voor het eerst zien welke kenmerken zich aan de randen van de maan bevinden, ledematen genoemd, zag eruit zonder vervorming.

Om dit te bereiken, Kuiper monteerde een drie meter brede witte halve bol aan het einde van een gang en projecteerde daarop glasplaatfoto's van de beste afbeeldingen van de maan. Hartmann, destijds een eerstejaarsstudent, kreeg de taak om vanuit verschillende hoeken foto's van het halfrond te maken. De resulterende afbeeldingen onthulden maankenmerken zoals ze zouden verschijnen vanuit het perspectief van een astronaut die overvliegt.

Vier jaar later, Kuiper maakte weer een maanatlas.

"De Consolidated Lunar Atlas 1967 was de laatste in de reeks van Gerard Kuiper, " zei Steve Larson, die een van Kuipers niet-gegradueerde onderzoeksassistenten was en nu senior stafwetenschapper is bij het UA Lunar and Planetary Laboratory, of LPL. Larson heeft de Catalina Sky Survey opgericht en heeft sinds de oprichting van het lab onder elke LPL-directeur gewerkt.

De vierde atlas bestond uit beelden met de hoogste resolutie die vanaf de grond werden genomen, waarvan de meeste werden genomen met behulp van de door de NASA gefinancierde 61-inch telescoop bovenop de berg Bigelow in het Catalina-gebergte ten noorden van Tucson. De telescoop wordt nu beheerd door de Steward Observatory van de UA en draagt ​​de naam van Kuiper.

"Dat was ons belangrijkste project voor de eerste paar jaar na de bouw van de 61-inch telescoop, Larson zei. "We werden gefinancierd door NASA om hoge resolutie beelden van de maan op te nemen, maar we hebben ook foto's gemaakt van Venus, Mars, Jupiter en Saturnus om veranderingen in atmosferen te volgen."

Kuiper en zijn team creëerden de Consolidated Lunar Atlas door de telescoop zorgvuldig op de maan te richten en systematisch duizenden filmfoto's te maken langs de terminator van de maan, de grens tussen zonlicht en duisternis. Bij de terminator, zonlicht valt de maan onder een lage hoek, waardoor de wetenschappers subtiele variaties in de maantopografie kunnen vastleggen, zei Larsson.

Maar het hoge contrast en de dramatische verlichting nabij de terminator van de maan maakten het lastig om de kenmerken van het maanoppervlak in beeld te brengen. Larson en niet-gegradueerde John Fountain verlichtten moeizaam de gebieden in de buurt van schaduw en dimden de helderdere delen van het oppervlak met de hand.

"Het was erg analoog, ' zei hij. 'Ik heb het hele zomermoessonseizoen in de donkere kamer in de kelder doorgebracht; De zon scheen toen ik onderging, en toen ik naar buiten kwam, overstroomde het overal."

Kuiper en zijn team inspecteerden, gecatalogiseerd en beoordeeld elk van de meer dan 8, 000 filmfoto's om ze terug te brengen tot de meer dan 200 die nu de Consolidated Lunar Atlas vormen. Het werd in 1967 gepubliceerd door de University of Arizona Press.

De adelaar laten landen

Tegelijkertijd, leiders bij NASA wisten dat ze het oppervlak van de maan tot in detail moesten begrijpen om een ​​landingsplaats te kiezen. Zou de gladde, donkere delen van het maanoppervlak - maria genaamd, wat zeeën betekent, zoals de eerste waarnemers dachten dat het oceanen waren - de astronauten in stof opslokken of ze ondersteunen als gekoelde en gestolde oceanen van magma?

"Toen NASA besloot waar te landen, ze zouden naar een van deze afdrukken kijken. Hier is een plek met niet veel kraters die relatief vlak is, " zei Larson terwijl hij naar de laatste landingsplaats van Apollo 11 wees, gelegen in de Zee van Rust.

Er zijn twee hoofdtypen terrein op de maan, zei LPL-professor en assistent-directeur van planetaire wetenschap Shane Byrne.

"De meeste Apollo-missies en de meeste Surveyor (lander)-missies gingen naar één type:de maanmerrie, de donkere delen van de maan, "Zei Byrne. "Het is soepeler en veiliger om daar te landen, en dat was de motivatie om de astronauten daarheen te sturen. Maar het grootste deel van de maan is bedekt met heldere gebieden, de maan hooglanden, die veel ruwer zijn, veel meer bekrast."

Voor mannen, Er waren robots

NASA bereidde drie series robotruimtevaartuigen voor om de maan voor de astronauten te bezoeken:Ranger, Landmeter en Lunar Orbiter.

NASA stelde Kuiper aan als hoofdonderzoeker, een functie die tegenwoordig hoofdonderzoeker wordt genoemd, op de Ranger-missies. Onder het team waren UA planetaire wetenschapper Ewen Whitaker en Eugene Shoemaker, die de astrogeologie-afdeling van de United States Geological Survey in Flagstaff heeft opgericht, Arizona.

Ranger 1 werd in augustus 1961 gelanceerd om video's van steeds meer details te verzamelen voordat hij op de maan landde. Toekomstige Ranger-missies mislukten tot de lancering van Ranger 7 in 1964. die landde in wat Kuiper Mare Cognitum noemde, de zee die bekend is geworden. Whitaker selecteerde de landingsplaatsen voor Ranger 6 en 7.

De succesvolle Ranger 7-missie verbeterde de resolutie van maandetail 1, 000 keer over, Dat verklaarde Kuiper op een persconferentie kort nadat het ruimtevaartuig de maan had bereikt.

Om de foto's te analyseren, Kuiper werkte samen met UA-hoogleraren emeritus Robert Strom van LPL en Spence Titley, van de afdeling Geowetenschappen. Titley gaf de studenten van Kuiper en de astronauten van NASA spoedcursussen in geologie en beval functies aan die astronauten vanuit een baan om de aarde zouden moeten fotograferen. Titley werkte in 1964 ook samen met de U.S. Geological Survey om de maan in kaart te brengen met behulp van de McMath-Pierce Solar Telescope op Kitt Peak voor het Apollo-programma.

De Ranger-missies werden gevolgd door Surveyor 1, de eerste van zeven onbemande maanlanders in een programma dat liep van juni 1966 tot januari 1968. Surveyor 1 bereikte het oppervlak van de maan op 2 juni, 1966, en stuurde panoramische foto's van zijn reizen terug.

Het succes van de landmeter stelde de astronauten gerust dat ze niet zouden worden opgeslokt door stof. Ondanks het succes van het Surveyor-programma, NASA kon niet weten waar, precies, op de maan landde het ruimtevaartuig.

NASA publiceerde in het tijdschrift wat volgens hen de juiste landingsplaats was Wetenschap . Maar Whitaker merkte een discrepantie op, en na het bekijken van foto's gemaakt door NASA Lunar Orbiter, hij publiceerde een alternatieve locatie voor Surveyor 1 in het septembernummer van het tijdschrift.

"Whitaker was in staat om het landingsgebied te lokaliseren door naar bergtoppen aan de horizon te kijken, ' zei Larsson.

NASA-functionarissen beseften hun fout en de vaardigheden van Whitaker leverden hem de taak op om nog vier Surveyor-landingssites te lokaliseren.

Whitaker bewees opnieuw zijn bekwaamheid van het maanoppervlak toen hij Apollo 11 correct plaatste. De eerste bemande missie bereikte het beoogde doel niet omdat de locatie te rotsachtig was. De lander die de twee mannen vervoerde, voer nog vier mijl verder, bijna zonder brandstof voordat hij landde. NASA analyseerde foto's die vanaf het oppervlak waren genomen en bepaalde wat volgens hen de landingsplaats van Apollo 11 was. Ewen deed zijn eigen analyse, wat in strijd was met de locatie van NASA, en klopte.

NASA probeerde vervolgens een nauwkeurige landing met Apollo 12 te demonstreren en gebruikte Whitaker's locatie van Surveyor 3 om dit te doen. Whitakers locatie was zo precies dat de astronauten naar Surveyor 3 liepen.

Sinds de Apollo-missies, de UA heeft het oppervlak van Mars zeer gedetailleerd in beeld gebracht met behulp van het High Resolution Imaging Science Experiment aan boord van de Mars Reconnaissance Orbiter. De UA leidde ook het team dat met de Cassini-Huygens-sonde het oppervlak van Saturnusmaan Titan van onder de wolken in beeld bracht. De UA leidt ook de OSIRIS-REx-monsterretourmissie naar de asteroïde Bennu en brengt momenteel het donkere oppervlak in kaart en brengt het in beeld om een ​​verzamelplaats te kiezen.