Все мы когда-нибудь залипали на цветные фотографии звезд и галактик. Возможно, даже на этом сайте: несколько лет назад мы публиковали мощную подборку с Malin Awards — ежегодной премии за лучшую любительскую фотографию космоса. Премия названа в честь Дэвида Малина: во многом благодаря ему мы видим космос именно таким.

Попытки фотографировать небесные объекты предпринимались начиная с далеких 1800-х годов — сразу же после изобретения фотографии. В то время уже было понимание, что какие-то звезды синее или краснее, чем Солнце. Но все-таки большинство наблюдаемых объектов были либо белыми, либо черными. Из-за низкой яркости цвет объекта нельзя было определить на глаз, поэтому астрономы не обращали особого внимания на цвет.

Туманность Ориона. Эндрю Коммон, 1881 год.
Туманность Ориона, телескоп «Хаббл», 2016 год

Создать полноценное цветное изображение получилось намного позже; человек, которому это удалось, был химиком и в астрономию он попал совершенно случайно. Это и был Дэвид Малин.

Дэвид Малин жил в Англии и работал лаборантом-микроскопистом в фирме по производству красителей. Фирма процветала  и росла, Малин рос вместе с фирмой. В то время он думал, что его карьерное продвижение зависит только от его знаний и умений. Но в какой-то момент в фирме ввели новые правила, согласно которым повышение может получить только сотрудник с ученой степенью — которой у Малина не было. Кроме шансов получить свой кабинет с ковром он лишился надбавки в 500 фунтов.

Нет, это не космос. Это Малин сфотографировал раствор витамина C в поляризованном свете

Однажды в научном журнале Малин увидел объявление: обсерватория в Австралии ищет фотографов, причем с окладом больше, чем у руководителя его отдела. Абсолютно ничего не понимая в астрономических исследованиях, но решив, что новая работа не должна сильно отличаться от старой, он отправил свое резюме. Далее последовали собеседования: одно с комиссией астрономов  в университете Манчестера и еще одно — с самим директором австралийской обсерватории (так получилось, что оно состоялось в прачечной). Директору Дэвид понравился и ему предложили место. В 1975 году он переехал в Сидней.

Работать в Австралии поначалу оказалось непросто. Выяснилось, что обсерватория только-только строится и всем приходится работать во временном здании, которое уже было переполнено сотрудниками. Одно помещение делили лаборатория электронных приборов, механическая мастерская и цех сборки вакуумных приборов. Комната для проявки фотопленки располагалась в бывшем туалете. Но со временем новые здания были построены, людей переселили. Малину выделили собственный кабинет, хоть и без ковра.  

В то время профессиональные обсерватории собирали фотоны, используя специальные фотопластинки, или с помощью электронных детекторов — если нужно было записать спектры. Тусклые объекты приходилось снимать с большим временем экспозиции. Обычная пленка тут не годилась из-за плохой чувствительности, а также из-за того, что свернутую в рулоны, ее невозможно было расправить. Для фотографий использовались специальные стеклянные пластинки, покрытые фотоэмульсией, чувствительной к широкому диапазону волн. Чтобы они могли работать на длительных выдержках, пластинка «запекалась» в азотной атмосфере, а затем насыщалась водородом. В задачу Дэвида входила подготовка таких фотопластин к съемке, съемка, проявка и печать фотографий.

Малин с первых дней заинтересовался возможностью получить цветные изображения. Когда у тебя есть доступ к телескопу и возможность на нем работать, нужно этим пользоваться. Сначала он пробовал использовать цветную негативную пленку, которую наклеивал на стеклянные пластины. Но цветная пленка не давала правильных цветов и контрастности. Разница между самым темным и самым ярким космическим объектом была намного больше динамического диапазона пленки. Звезды получались переэкспонированными и поэтому были белыми, а межзвездное пространство – недоэкспонированным, как следствие — черным.

Туманность Орла. Фото Дэвида Малина

Тогда Малин использовал другой подход, который в 1861 году описал шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл. Цветное изображение может быть получено путем наложения трех черно-белых изображений, проецируемых через цветные фильтры. При этом фильтры должны быть те же, что использовались для съемки. Для обычной фотографии используют красные (R), зеленые (G) и синие (B) фильтры. Так, например, в начале XX века снимал пионер цветной фотографии в России Прокудин-Горский.

Для космических исследований традиционно использовались негативные черно-белые изображения. На них звезды были черными, а межзвездное пространство — светлым. Из-за особенностей человеческого зрения на негативных изображениях удобнее изучать тусклые космические объекты. Астрономы понимали важность цвета, но при представлении данных цвет не был необходимостью, так как не давал дополнительной информации. Если нужно было выделять определенные спектральные области, использовались цветные фильтры.

Большое и малое Магелланово Облако. Фото Дэвида Малина

Таким образом, чтобы получить цветную фотографию космического объекта, требуется его трижды снять, а значит, нужно потратить в 3 раза больше времени для экспозиции. Это было невозможно из-за загруженности телескопа.

Тогда на помощь пришли архивы с фотографиями. В астрономии, чтобы описать объект, его снимают в трех спектральных диапазонах: ультрафиолетовом (U), синем (B) и видимом (V). Это позволяет идентифицировать объект, понять, является ли он точечным — как звезда —  или протяженным, как галактика. В случае звезды по соотношению спектральной яркости можно определить ее тип. Многие объекты были уже отсняты в нужных диапазонах. Оставалось доснять недостающие кадры — и можно экспериментировать.

Еще одна сложность: нужна сложная проекционная установка, чтобы одновременно проецировать на бумагу три разных изображения. Тут Малин решил проецировать изображения последовательно, одно за другим — цветные слои фотобумаги чувствительны только к своей длине волны. Это оказалось технически проще исполнить с помощью фотоувеличителя и самодельного планшета с рамкой.

Установка для сложения фотоизображений. На крышке располагается референсное изображение. По нему ориентируются, чтобы точно совместить контуры. Под крышкой снизу располагается фотобумага, на которой собирается фотография.

Для усиления контрастности тусклых объектов Малин предложил использовать технику, которая теперь называется нерезкое маскирование (unsharp masking). Позитивное изображение невысокого контраста смешивалось с контрастным негативным изображением. Это позволяло добиться эффекта ощущения большей резкости изображения за счет усиления контраста тональных переходов. Так стало проще изучать более тусклые объекты.

Если раньше астрономы обходились черно-белыми фотографиями, то теперь стали востребованы цветные. Подходы с наложением нескольких изображений дали и научные плоды, в чем Малин убедился собственноручно. В 1986-м он нашел крупнейшую спиральную галактику. Она обладала очень низкой поверхностной яркостью, но новый метод позволил различить ее. Галактику назвали Малин 1.

Галактика Малин 1 (NGC 4571) (помечена стрелкой). Фото Дэвида Малина
Галактика Малин 1 (NGC 4571). Уточненное изображение составлено из четырех фотографий сделанных с помощью телескопа Канада-Франция-Гавайи.

Но помимо научной ценности они служили для популяризации астрономии — как еще донести до людей красоту космоса? Такие фотографии привлекали людей, никак не связанных с астрономией. Космос стал ближе.

Туманность Конская Голова (IC 434) в созвездии Ориона. Фото Дэвида Малина
Улитка (NGC 7293) — ближайшая к Солнцу планетарная туманность. В поп-культуре известно под именами как «Око Бога», а также «Глаз Саурона». Фото Дэвида Малина

Последнюю фотографию на фотопластинку Малин сделал в 1997 году. На смену аналоговой фотографии пришла цифровая.  Работать с изображениями стало проще и быстрее. Стеклянные пластины, проявка, фотоувеличитель ушли в прошлое, однако примененные Малином методы обработки фотографий были переложены и на цифровые технологии. Малин мало где значится как пионер цветной фотографии космоса, а его работы практически никогда не попадают в топы «самых-важных-фотографий-космоса-в-истории». Но его фотографии определили современное восприятие космоса — не черно-белой, а вполне себе цветной бездны.

черная

поток