Л уна всегда привлекала человека. Литература богата описаниями фантастических путешествий на Луну, самое раннее из которых «состоялось» почти 2000 лет назад. Однако до недавнего времени практическое осуществление таких полетов было за пределами возможностей человека, который довольствовался изучением ее с помощью телескопов. Первым наблюдал Луну в телескоп астроном эпохи Возрождения Галилео Галилей. Он видел большие темные относительно гладкие равнины и более светлые пространства, покрытые горами и кратерами. Со временем картографы назовут эти равнины морями, хотя очевидно, что они не имеют ничего общего с морями в нашем представлении. Развитие фотографии в значительной мере облегчило технологию картографирования. К концу XIX в. вся полусфера Луны, которая всегда обращена к Земле, была сфотографирована с разрешением менее 1 км и в результате были составлены подробные атласы. Тем не менее многие основные свойства Луны оставались неизвестными.
Было установлено, что диаметр Луны примерно в 4 раза меньше диаметра Земли и что она движется по почти круговой орбите вокруг Земли с периодом обращения 1 мес. Отсутствие атмосферы и признаков воды исключало надежду обнаружить на Луне жизнь, сходную с земной. Средняя плотность, составляющая лишь 61% плотности Земли, позволяла предполагать другое внутреннее строение Луны, но, насколько велики эти отличия, оставалось загадкой. Еще менее ясными были состав слагающих Луну пород и происхождение Луны. За миллиарды лет существования Земли первоначальные свойства ее поверхности давно изменились под действием ветра, воды, ледников и биологических процессов. Поверхность Луны испытывала воздействие солнечного ветра и бомбардировку метеоритами, выдерживала контрасты температуры. Однако влияние этих факторов было минимальным. На самом деле Луна очень хорошо сохранилась со времени своего образования; она - немой свидетель прошлого. Непосредственное изучение Луны помогло бы лучше понять происхождение системы Земля - Луна, а возможно, и происхождение самой Солнечной системы. Исходя из этого, СССР и США в конце 50-х годов готовились к запуску автоматических аппаратов в направлении Луны.
Первые попытки
Перед первыми автоматическими межпланетными станциями (АМС), запускаемыми к Луне, ставилась весьма скромная задача: развить достаточно высокую скорость и обеспечить необходимую точность наведения для гарантированного пролета достаточно близко к Луне, чтобы передать максимум информации. Достичь этой цели на столь раннем этапе развития космической техники было нелегко. Представьте себе, что Земля - гигантская карусель, а Луна - цель, отстоящая на расстояние 384 000 км и проходящая в течение часа путь, равный своему диаметру. С помощью винтовки, установленной на карусели, попытайтесь поразить цель пулей, которая достигнет ее через несколько суток, двигаясь по дуге большой протяженности со снижающейся скоростью. Выстрел должен быть рассчитан по секундам, чтобы гарантировать либо прямое попадание, либо пролет вблизи цели.
Первые три попытки ВВС США запустить к Луне АМС «Пионер» в августе, октябре и ноябре 1958 г. потерпели неудачу, поскольку не была развита достаточная скорость для выхода на отлетную траекторию; аналогично закончился эксперимент армии США.
В конце концов армии США удалось обеспечить пролет космического аппарата на некотором расстоянии от Луны, но это произошло лишь после аналогичного успеха СССР.
Хотя первые американские «Пионеры» не выполнили основной цели - пролета вблизи Луны, они впервые произвели измерения межпланетного магнитного поля и протяженности радиационного пояса Земли. Советская АМС «Луна» впервые совершила успешный полет в январе 1959 г., пройдя на расстоянии менее 5000 км от лунной поверхности. Выдающийся успех был достигнут в сентябре этого же года, когда станция «Луна-2» достигла поверхности Луны в точке, находящейся на расстоянии около 800 км севернее центра видимой части вблизи кратеров Аристил, Архимед и Автолик, и стала первым изделием человека, доставленным на другое небесное тело. Непосредственно перед падением на лунную поверхность бортовые приборы передали информацию, свидетельствующую об отсутствии значительного магнитного поля и радиационных поясов вокруг Луны.
В октябре того же года была запущена АМС «Луна-3» на траекторию облета Луны, проходящую на расстоянии 6200 км от Луны. Под действием гравитационного поля Луны станция обогнула ее и вышла на траекторию возврата к Земле в северной части небосвода, что создавало весьма благоприятные условия для работы советских станций слежения. Операция была спланирована таким образом, что облет произошел в то время, когда почти вся обратная сторона Луны была освещена солнечным светом и могла быть сфотографирована бортовыми камерами. В таком положении станция, ориентированная на Луну в лучах Солнца, сфотографировала около 30% видимой и 70% никогда ранее не видимой сторон Луны. Имеющаяся информация о видимой стороне была использована для составления карты невидимой стороны. Фотоснимки были проявлены на борту станции «Луна-3» и с помощью телевизионной системы переданы на Землю. В результате был опубликован атлас, представляющий первый взгляд человека на обратную сторону Луны.
В 1959 и 1960 гг. НАСА предпринимало попытки запуска еще пяти более тяжелых АМС «Пионер» с выступающими панелями солнечных элементов. На аппаратах были установлены жидкостные однокомпонентные двигатели на гидразине, предназначенные для торможения с целью выхода на окололунную орбиту. К сожалению, все носители «Атлас-Эйбл» потерпели аварии либо при статических огневых испытаниях, либо при запуске, и полезные грузы были потеряны.
Пятидесятые годы закончились впечатляющими успехами СССР в космосе, оставившими далеко позади все, что было сделано в США. В трех удачных запусках Советским Союзом было послано 1030 кг полезного груза на Луну и в окружающее ее пространство, тогда как США удалось запустить лишь один аппарат массой 6 кг.
Луна крупным планом
 «Рейнджер-7»1 Малонаправленная антенна. 2 Отверстие для шести телевизионных камер (двух с большими и четырех с малыми углами обзора). 3 Замок крепления солнечных батарей. 4 Раскладные панели солнечных батарей (2 шт.). 5 Аккумуляторные батаеи 6 Газовый баллон реактивной системы ориентации. 7 Остронаправленная антенна. 8 Электронное оборудование системы ориентации. 9 Телевизионная подсистема. «Рейнджер-7» был выведен 28 июля 1964 г. ракетой-носителем «Атлас-Аджена-В» на траекторию встречи с Луной. Аппарат имел шесть телевизионных камер. В течение последних 13 мин полета перед падением на территорию Моря Облаков (10°38" ю.ш., 20°36" з.д.) со скоростью около 9300 км/ч было получено более 4300 телевизионных изображений. Две из шести камер имели широкоугольную оптику и развертывали изображение на 1150 строк с целью достижения высокой четкости. Эти камеры передавали изображения поверхности Луны, начиная с высоты 1600 км до момента касания. Четыре камеры с малыми углами обзора развертывали изображение на 300 строк. | Они передавали изображения небольших территорий. Эти камеры работали попарно с переключением каждые 0,2 с. В отличие от аппарата «Рейнджер-6», вышедшего из строя при включении телевизионных камер, «Рейнджер-7» выполнил программу полностью. Сигналы принимались в Лаборатории реактивных двигателей 31 июля 1964 г. в течение 19 мин. Полученные изображения поверхности Луны позволяли различить топографические особенности кратеров диаметром до 30 м! |
Первые АМС «Пионер» обладали весьма ограниченными возможностями. Поэтому в 60-х годах НАСА приступило к совершенно новой программе разработки существенно более крупного стандартизированного космического аппарата, способного выполнить детальные исследования Луны и планет. Эта программа, именуемая «Рейнджер», первоначально предусматривала осуществление пяти полетов: двух испытательных и трех эксплуатационных. Когда высадка человека на Луне стала национальной программой, число полетов было увеличено.
 Схема полета АМС «Рейнджер-6» - «Рейнджер-9» 1 Запуск ракетой-носителем «Атлас-Аджена». 2 Первое включение ступени «Аджена». 3 «Аджена» в пассивном полете по круговой промежуточной орбите со скоростью 28 900 км/ч на высоте 185 км. 4 Второе включение ступени «Аджена» для перехода на траекторию полета к Луне. 5 АМС приближается к коридору диаметром 16 км с отклонением от расчетной начальной скорости в пределах 26 км/ч. С помощью двигателя промежуточной коррекции аппарат выводится на траекторию встречи с Луной. 6 Коррекции траектории с целью компенсации ошибок системы управления по определению координат АМС и скорости полета. |
«Рейнджер-1 и -2» были первыми базовыми стандартизированными космическими станциями, предназначенными для технических исследований и измерений в окружающем пространстве на высоких околоземных орбитах. При запусках обоих аппаратов не состоялось повторное включение двигателей верхних ступеней носителей и были достигнуты лишь низкие орбиты с малым временем существования. Тем не менее полеты позволили получить некоторую научную и техническую информацию.
АМС следующей серии были оснащены тормозными двигателями, которые, как полагали, позволят доставить на поверхность Луны сейсмометр, рассчитанный на «жесткую» посадку. После удара при встрече с поверхностью Луны со скоростью до 200 км/ч сейсмометр должен был самостоятельно прийти в рабочее состояние и передавать информацию о сейсмических характеристиках и падении метеоритов в течение последующих 60-90 сут. К сожалению, ракета-носитель аппарата «Рейнджер-3» сообщила ему избыточную скорость, что сделало невозможной встречу с Луной. Однако все системы аппарата оставались в рабочем состоянии, и был проведен большой объем исследований в полете, включая впервые выполненный промежуточный маневр коррекции орбиты. С АМС «Рейнджер-4 и -5» возникли трудности на начальных этапах полетов. С помощью передатчиков, которые были установлены на посадочных капсулах, используемых в качестве маяков, осуществлялось управление аппаратом «Рейнджер-4», обеспечившее его падение на обратную сторону Луны; это была первая американская АМС, достигшая Луны. Управление аппаратом «Рейнджер-5» велось в течение 11 сут, он пролетел на расстоянии 725 км от Луны и вышел на орбиту вокруг Солнца.
После этого был проведен тщательный анализ всех систем аппарата с целью выявления и модернизации элементов, обладающих недостаточной надежностью, а также резервирования наиболее ответственных элементов, чтобы гарантировать успех последующих запусков. Полет АМС «Рейнджер-6» протекал успешно до момента включения съемочной камеры. Впоследствии было установлено, что во время запуска образовалась дуга высокого напряжения, повредившая телевизионную аппаратуру. Аппарат вышел на цель, но не передал ни единого изображения.
Тщательный анализ изображений, полученных с аппаратов «Рейнджер», показал, что «морские» равнины не имеют никаких особенностей, кроме кратеров с ровными краями. Отсутствие валунов, крупных камней и расщелин позволило перейти к следующему этапу изучения Луны - мягкой посадке.
После реконструкции системы в июле 1964 г. был запущен аппарат «Рейнджер-7», полет которого в отличие от предшествующих стал выдающимся успехом: было передано более 4300 высококачественных телевизионных изображений Луны, полученных перед контактом с поверхностью. Последнее изображение, снятое с высоты 1600 м, охватывало площадь 30 X 50 м; на нем были отчетливо видны кратеры диаметром до 1 м. Разрешение этого последнего изображения составляло около 0,4 м.
Полеты аппаратов «Рейнджер-8 и -9» в начале 1965 г. прошли успешно, было передано соответственно 7137 и 5814 телевизионных изображений лунной поверхности. В соответствии с программой полета аппарат «Рейнджер-8» должен был приблизиться к Морю Спокойствия по пологой траектории с углом наклона 42°, чтобы при съемках охватить большую площадь. Даже при значительной боковой составляющей скорости разрешение на последнем изображении было менее 2 м. Наведение аппарата «Рейнджер-9» производилось на кратер Альфонса диаметром 130 км, падение произошло с отклонением в пределах 5 км от расчетной точки, разрешение на последнем снимке достигло 0,3 м.
Советские автоматические межпланетные станции мягкой посадки
Для мягкой посадки полезного груза на Луну требуются точность предыдущих операций и в дополнение к этому гашение конечной скорости, составляющей не менее 2,6 км/с. Посадка с орбиты на Землю сопряжена с меньшими трудностями, поскольку почти вся орбитальная скорость спутника может быть погашена при торможении в атмосфере. При посадке на Луну, не имеющей атмосферы, уменьшение скорости может быть достигнуто только с помощью тормозных двигателей и расхода значительного количества топлива.
В СССР впервые были созданы возможности для осуществления мягкой посадки на Луну с созданием новых станций серии «Луна» в 1963 г. Эти станции массой до 1,8 т были рассчитаны на доставку приборного контейнера массой 100 кг в точку поверхности Луны между 62 и 64° з. д. вблизи экватора. Это была единственная точка на Луне, при приближении к которой траектория полета станции «Луна» становилась почти вертикальной, что упрощало схему управления аппаратом.
Программой предусматривалась следующая типовая операция. После запуска на околоземную промежуточную орбиту станция «Луна» с последней ступенью ракеты-носителя остается на этой орбите на период одного витка до повторного появления над территорией СССР. Затем включается двигатель последней ступени, который переводит аппарат на траекторию полета к Луне длительностью 3,5 сут. На расстоянии около 75 км от Луны радиолокационная установка и астронавигационный блок, которые уже не нужны, сбрасываются и начинается снижение с работающим двигателем. Сферический полезный груз отделяется от двигательного отсека перед самым касанием поверхности, и после его спуска на его верхней полусфере раскрываются четыре лепестковые панели, выставляя антенны и телевизионную камеру.
При запуске станции «Луна-9» в феврале 1966 г. была впервые успешно осуществлена мягкая посадка на Луну объекта, изготовленного руками человека. Подобная башенке автоматическая лунная станция (АЛС) с телевизионной камерой, снабженной механическим приводом сканирования, в течение 75 ч передала с умеренным разрешением несколько панорам окружающей местности и данные по радиации.
Второй советской станцией, совершившей мягкую посадку на Луну в декабре 1966 г., была «Луна-13». После раскрытия четырех защитных панелей были приведены в действие два сложенных механических манипулятора с приборами для исследования грунта. С помощью механического грунтомера на одном манипуляторе и радиационного плотномера - на другом получена уникальная информация о плотности и составе поверхности грунта.
 Схема посадки АМС «Луна-9»1 Отделение автоматической лунной станции при касании поверхности штырем, установленным на основном блоке, после ракетодинамического торможения. 2 АЛС падает с отскоком и перекатывается по поверхности. Из-за смещенного центра тяжести она занимает расчетное положение. 3 Начало перехода в рабочее состояние. 4 Раскрываемые лепестки панели способстуют ориентации АЛС в вертикальном положении; выставляется телевизионная камера и развертываются антенны. Сигналы передаются на Землю. Общая масса АМС «Луна-9» после выведения на траекторию полета к Луне 1583 кг. Масса АЛС после посадки на Луну 100 кг. Время активного существования 75 ч. |
Все остальные АМС «Луна» этого поколения выводились на окололунные орбиты по программам, не предусматривающим посадку.
Для размещения объекта на окололунной орбите требуется изменение его скорости на 1 км/с, тогда как для спуска на лунную поверхность необходимо изменение скорости на 2,6 км/с, т. е. для спутника Луны требуется значительно меньше топлива, чем для аппарата, совершающего посадку. Чтобы не разрабатывать серию лунных спутников новой конструкции, в СССР было принято решение взять за основу двигательную установку лунного посадочного блока, заправлять ее топливом на 2/3 номинального объема и использовать оставшийся объем для увеличения доставляемого полезного груза. Масса полезного груза, доставленного на поверхность Луны «Луной-9», составляла приблизительно 100 кг, тогда как масса первого искусственного спутника Луны, доставленного АМС «Луна-10», составляла 240 кг. Этот аппарат был оснащен приборами для измерения радиации и регистрации микрометеоритов в окололунном пространстве. С первого спутника Луны неоднократно передавалась на Землю мелодия «Интернационала». Спутник «Луна-11» имел приблизительно такой же полезный груз, но его конструкция была усовершенствована исходя из опыта, полученного при эксплуатации станции «Луна-10». Спутники «Луна-12» и «Луна-14» не отделялись от двигательных отсеков после завершения маневров выведения на окололунную орбиту. Не сбрасывались также радиолокационная установка и астронавигационный блок, чтобы обеспечить необходимую астроориентацию аппаратов для съемки и передачи на Землю изображений лунной поверхности.
| Схема спуска АМС «Сервейер» 1 Ориентация. 2 Маневр за 30 мин до касания поверхности перед включением тормозного двигателя. 3 По данным радиовысотомера (который выбрасывается из сопла тормозного двигателя) включается тормозной двигатель. С высоты 83,7 км и при скорости 9500 км/ч аппарат стабилизируется управляющими двигателями. 4 Тормозной двигатель прекращает работу и отделяется; с высоты 11 700 м управление спуском обеспечивается управляющими тормозными двигателями. 5 Управляющие двигатели выключаются на рас стоянии 4,27 м от поверхности Луны при скорости 5,6 км/ч. 6 Космический аппарат совершает посадку со скоростью 12,8 км/ч на амортизирующие опоры. Технические характеристики «Сервейер-3»
|
В рассматриваемый период в СССР был осуществлен еще один полет к Луне. На траекторию пролета мимо Луны в июле 1965 г. была запущена автоматическая межпланетная станция «Зонд-3» с целью получения снимков части обратной стороны Луны, не сфотографированной со станции «Луна-3». Из 28 полученных снимков 25 содержали изображения лунной поверхности, причем три из них - в ультрафиолетовом диапазоне спектра. В целом с помощью аппаратов «Луна-3» и «Зонд-3» были получены изображения, охватывающие 95% площади обратной стороны Луны.
Перед полетами космического корабля «Аполлон»
Следовавшие один за другим запуски автоматических межпланетных станций «Луна», подготовившие успешный полет «Луны-9», предшествовали запуску американской автоматической станции «Сервейер».
Первоначально была задумана двухчастная программа, включающая орбитальные и посадочные блоки для обеспечения работ по программе посадки на Луну пилотируемого корабля «Аполлон». Впоследствии часть программы, касающаяся орбитальных аппаратов, получила самостоятельное развитие в серии лунных спутников «Лунар Орбитер».
«Сервейер-1» был запущен к Луне спустя 4 мес после «Луны-9» по траектории прямого выведения. Он был оснащен четырьмя двигателями: тремя управляющими ЖРД с регулируемой тягой и одним (основным) твердотопливным двигателем торможения. После промежуточной коррекции с помощью управляющих двигателей была проведена подготовка к посадке. Основной тормозной двигатель был включен на расстоянии 75 км от поверхности Луны и, работая совместно с управляющими ЖРД, затормозил аппарат до скорости 70 м/с.
После выгорания топлива тяжелый тормозной двигатель был отделен, и на заключительном этапе спуска работали только управляющие двигатели, обеспечив почти полное торможение (зависание) аппарата на высоте 4 м. С этой высоты аппарат опускался в свободном падении при выключенных двигателях, чтобы свести к минимуму загрязнение и разрушение поверхности под действием истекающих газов. Амортизирующие стойки и сминаемые опоры на силовом каркасе смягчили ударную нагрузку. «Сервейер-1», первый аппарат этой серии, успешно совершил мягкую посадку на Луну. В течение последующих шести недель на Землю были переданы 11 237 изображений (две недели длилась лунная ночь и съемки не проводились), из которых почти все имели высокое разрешение и были выполнены в цвете с использованием светофильтров.«Сервейер-2» был потерян в результате незапуска одного из трех управляющих двигателей. Посадка «Сервейера-3» заставила персонал управления полетом поволноваться, поскольку лунная поверхность с высоким коэффициентом отражения, очевидно, внесла помехи в работу посадочного радиолокатора, что привело к двум подскокам аппарата перед отсечкой двигателей, первый раз до 10 м и второй раз до 3 м. В течение последующих двух недель лунного дня аппарат передал на Землю 6300 изображений района посадки. Среди них было много фотографий механического ковша-захвата, который погружался в грунт на глубину до 18 см. Полученная информация показала, что по структуре грунт на лунной поверхности аналогичен мокрому береговому песку на Земле и отвечает требованиям посадки пилотируемого аппарата. Позже астронавты космическогокорабля «Аполлон-12» совершили посадку на расстоянии около 400 м от станции «Сервейер-3», демонтировали и возвратили на Землю некоторые ее элементы для изучения влияния на конструкцию длительного пребывания в условиях Луны.
«Сервейер-4» был потерян во время работы тормозного двигателя, когда внезапно прекратились все передачи с борта. Начиная с «Сервейера-5», все аппараты этой серии оснащались альфа-анализаторами, содержащими радиоактивный источник (кюрий-252), для определения химического состава лунного грунта.
«Сервейер-6» после тщательного обзора места посадки был поднят с поверхности Луны с помощью управляющих двигателей, совершил боковой маневр на расстояние 2,5 м и повторную посадку для продолжения исследований.
В отличие от предыдущих полетов, проводившихся с целью изучения возможных мест посадки «Аполлона» в районе экватора, «Сервейер-7» был направлен в точку, расположенную в непосредственной близости к кромке кратера Тихо в южном материковом районе. После неудачной попытки развернуть альфа-анализатор он был принудительно опущен к поверхности с помощью ковша-захвата. С «Сервейера-7» было получено свыше 21 000 изображений; на некоторых из них видны два лазерных луча, генерированных станциями на теневой стороне Земли.
По программе «Сервейер» была исследована лунная поверхность в предполагаемых районах посадки корабля «Аполлон» и было установлено, что она имеет достаточную прочность для посадки лунной кабины корабля. Обзорные телевизионные камеры дали важнейшую информацию, свидетельствующую о малом количестве обломков пород, которые могли бы помешать посадке пилотируемого аппарата.
 | АМС «Зонд» 1 Остронаправленная антенна. 2 Возвращаемый аппарат. 3 Служебный отсек с двигателем маневрирования и системой управления ориентацией. 4 Солнечные батареи (вид снизу). 5 Приборный отсек. Эта АМС предназначена для изучения космического пространства и отработки техники дальних космических полетов. Создана на основе пилотируемого корабля «Союз». В сентябре 1968 г. «Зонд-5» совершил облет Луны по баллистической траектории; на борту станции находились живые черепахи и другие биологические образцы, которые благополучно вернулись на Землю. «Зонд-5» и «Зонд-8» приводнились в акватории Индийского океана. «Зонд-6» и «Зонд-7» осуществили рикошетирующий вход в атмосферу Земли, что позволило им совершить посадку на территории СССР. |
| Рикошетирующий вход в атмосферу
Возвращаемый аппарат должен войти в атмосферу в пределах узкого коридора шириной 10 км и спуститься до высоты 45 км над поверхностью Земли. Аппарат был ориентирован таким образом, что создавалась аэродинамическая подъемная сила, выталкивающая его обратно в космос с последующим повторным погружением в атмосферу над территорией СССР, завершаемым посадкой на парашюте. |  |
В сентябре следующего года впервые был совершен рейс по трассе Земля - Луна - Земля. Станция «Луна-16» совершила мягкую посадку в Море Изобилия и с помощью специального грунтозаборного устройства взяла образцы лунного грунта и доставила их на Землю для исследований. Затем через два месяца последовал полет станции «Луна-17», которая произвела огромное впечатление на западных специалистов, доставив в Море Дождей дистанционно управляемый аппарат для передвижения по лунной поверхности. Этот восьмиколесный аппарат «Луноход-1», управляемый по телевизионному и радиоканалам, прошел в общей сложности 10 540 м за 10 мес, передавая телевизионные изображения окружающей местности и периодически исследуя физико-механические свойства лунного фунта и его химический состав. В январе 1973 г. станция «Луна-21» доставила «Луноход-2» на территорию кратера Лемонье у восточной границы Моря Ясности. В течение пяти земных месяцев «Луноход» проделал путь длиной 37 км, выполняя все команды экипажа из Центра управления.  Станция «Луна-16» 1 Возвращаемый аппарат. 2 Ленточное крепление возвращаемого аппарата. 3 Антенна на взлетной ступени. 4 Приборный отсек взлетной ступени. 5 Топливные баки взлетной ступени. 6 Телефотометр. 7 Приборный отсек посадочной ступени. 8 Штанга грунтозаборного устройства. 9 Грунтозаборное устройство. 10 Один основной и два управляющих ракетных двигателя посадочной ступени (в данном ракурсе рисунка не видны). 11 Посадочные стойки. 12 Тарельчатые опоры. 13 Топливные баки посадочной ступени. 14 Ракетные двигатели малой тяги для управления в полете. 15 Ракетный двигатель взлетной ступени (на рисунке закрыт приборным отсеком). 16 Малонаправленная антенна на посадочной ступени. Первая АМС, доставившая на Землю образцы лунного грунта. Совершила посадку в Море Изобилия (0°41" ю.ш., 56°18" в.д.) 20 сентября 1970 г. Автоматическое грунтозаборное устройство с дистанцией захвата 0,9 м было рассчитано на извлечение породы с глубины до 35 см. На участке входа в атмосферу Земли был раскрыт парашют, выставлены штыревые антенны и металлические «стрелы», облегчающие радиолокацию. Сигналы бортового радиомаяка принимались самолетами и вертолетами поисково-спасательной службы. Технические характеристики
|
«Луноход-2» («Луна-21»)
1 Магнитометр.
2 Малонаправленная антенна.
3 Остронаправленная антенна.
4 Механизм наведения антенны.
5 Солнечная батарея (преобразует энергию солнечного излучения в электроэнергию для подразрядки химических батарей).
6 Откидная крышка (закрыта во время передвижения и в период лунной ночи).
7 Панорамные телефотокамеры горизонтального и вертикального обзора.
8 Изотопный источник тепловой энергии с отражателем и девятое колесо для измерения пройденного пути (в задней части аппарата).
9 Грунтозаборное устройство (в сложенном положении).
10 Штыревая антенна.
11 Мотор-колесо.
12 Герметичный приборный отсек.
13 Анализатор химического состава грунта «Рифма-М» (рентгеновский спектрометр) в сложенном положении.
14 Стереоскопическая пара телевизионных камер с блендами и противопылевыми крышками.
15 Оптический уголковый отражатель (изготовлен во Франции)
16 Телевизионная камера с блендой и противопылевой крышкой.
«Луна-21» совершила мягкую посадку на территории кратера Лемонье у восточной границы Моря Ясности в 1 ч 35 мин по московскому времени 16 января 1973 г. Первый период исследования Луны начался 17 -18 января, когда «Луноход-2» начал движение от места посадки в юго-восточном направлении по базальтовой лаве, обходя кратеры и валуны. На принятых на Земле панорамных изображениях был хорошо виден окружающий ландшафт, в том числе горы, окаймляющие Море Ясности.
Технические характеристики
Длина по ходовой части 221 см. Колея 160 см. Диаметр колеса 51 см. Масса 840 кг (почти на 100 кг больше массы «Лунохода-1», действовавшего на территории Моря Дождей в течение 10 мес с 17 ноября 1970 г.).
| КАЛЕНДАРЬ ЗАПУСКОВ АВТОМАТИЧЕСКИХ МЕЖПЛАНЕТНЫХ СТАНЦИЙ К ЛУНЕ (некоторые из запущенных объектов) | ||||
| НАИМЕНОВАНИЕ АППАРАТА | ДАТА ЗАПУСКА | РАКЕТА-НОСИТЕЛЬ | МАССА, КГ | ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ОСОБЕННОСТИ ПОЛЕТА |
| «Пионер-1» (США) «Пионер-3» (США) «Луна-1» (СССР) «Пионер-4» (США) «Луна-2» (СССР) «Рейнджер-1» (США) «Рейнджер-2» (США) «Рейнджер-3» (США) «Рейнджер-4» (США) | 11 окт. 1958 г. | «Тор-Эйбл» «Юнона-2» «Юнона-2» «Атлас-Аджена» «Атлас-Аджена» «Атлас-Аджена» «Атлас-Аджена» | 38 | Попытка выведения на окололунную орбиту. Авария на высоте 113800 км над южной частью Тихого океана Попытка пролета вблизи Луны. Авария на высоте 102320 км над Центральной Африкой Первая АМС, запущенная в район Луны. Пролетев на расстоянии 5000 км от Луны, аппарат вышел на околосолнечную орбиту Пролет на расстоянии 60 500 км от Луны и выход на околосолнечную орбиту Первое достижение поверхности Луны Пролет на расстоянии 6200 км от поверхности Луны. Сфотографировано 70% поверхности обратной стороны Луны. Полученные изображения переданы телевизионной системой на Землю Попытка испытаний аппарата на высокой околоземной орбите. Достиг лишь низкой околоземной орбиты Попытка получить сейсмометрические данные при жесткой посадке. Получив избыточную скорость, аппарат пролетел на расстоянии 36 800 км от Луны Попытка получить сейсмометрические данные при жесткой посадке. Отслеживалось попадание аппарата на обратную сторону Луны |
| «Рейнджер-5» (США) «Луна-4» (СССР) «Рейнджер-6» (США) «Рейнджер-7» (США) «Рейнджер-8» (США) «Рейнджер-9» (США) «Луна-5» (СССР) «Зонд-3» (СССР) «Центавр-3» (США) |
18 окт. 1962 г. | «Атлас-Аджена» «Атлас-Аджена» «Атлас-Аджена» «Атлас-Аджена» «Атлас-Аджена» А-2-е «Атлас-Центавр» |
341 | Попытка получить сейсмометрические данные при жесткой посадке. Аппарат вышел на околосолнечную орбиту, пролетев на расстоянии 725 км от Луны Пролет на расстоянии 8500 км от поверхности Луны и выход на околосолнечную орбиту Попытка получения телевизионных изображений крупным планом перед падением на поверхность. Аппарат упал на поверхность, не передав ни одного изображения Передано более 4300 изображений с высоким разрешением перед падением в Море Познания Передано 7137 изображений с высоким разрешением перед падением в Море Спокойствия Передано 5814 изображений с высоким разрешением перед падением на Луну в кратер Альфонса Станция достигла Луны в точке с координатами 31° ю.ш., 8° в.д. Пролет на расстоянии 160 000 км от Луны с выходом на околосолнечную орбиту Пролет Луны и выход на околосолнечную орбиту. Переданы изображения оставшихся не сфотографированными районов обратной стороны Луны Выведение на высокую околоземную орбиту динамической модели аппарата «Сервейер». Летно-конструкторские испытания ракетного блока «Центавр» |
| «Луна-7» (СССР) «Луна-8» (СССР) «Луна-9» (СССР) «Луна-10» (СССР) «Сервейер-1» «Эксплорер-33» «Лунар Орбитер-1» «Луна-11» (СССР) «Сервейер-2» |
4 окт. 1965 г. | А-2-е «Атлас-Центавр» «Дельта» с форсиро- «Атлас-Центавр» |
1506 | Станция достигла поверхности Луны в точке с координатами 9° с.ш., 40° з.д. Станция достигла поверхности Луны в точке с координатами 9°8" с.ш., 63° 18" з.д. Первая мягкая посадка на Луну в точку с координатами 7°8" с.ш., 64°33" з.д. Переданы телевизионные панорамы и данные по радиации. Вес АЛС 100 кг Первый искусственный спутник Луны массой 245 кг. Передавал информацию с эллиптической орбиты (350 Х 1017 км) с периодом обращения 178 мин и наклонением 71°9" в течение 56 сут Мягкая посадка в точку с координатами 2°27" ю.ш., 43° 13" з.д. Переданы 11 237 телевизионных изображений и техническая информация в течение 6 недель Попытка выведения на окололунную орбиту. Аппарат вышел на околоземную эллиптическую орбиту (15 900 X 435 000 км). Получена информация о частицах и полях Аппарат вышел на окололунную эллиптическую (40 X 1865 км) орбиту с наклонением 12° 12". Передано 211 телевизионных изображений фотографий поверхности Луны |
| «Центавр-5» (США) «Лунар Орбитер-2» «Луна-13» (СССР) «Лунар Орбитер-3» «Сервейер-3» «Лунар Орбитер-4» «Сервейер-4» «Лунар Орбитер-5» «Сервейер-5» |
26 окт. 1966 г. | «Атлас-Центавр» «Атлас-Аджена» «Атлас-Аджена» «Атлас-Центавр» «Атлас-Аджена» «Атлас-Центавр» «Дельта» с форсиро- «Атлас-Центавр» |
726 | Выведение на высокую околоземную орбиту с массовым макетом аппарата «Сервейер». Летные испытания повторного запуска двигателя блока «Центавр» Аппарат вышел на окололунную эллиптическую орбиту (40 X 1845 км) с наклонением 11°48". Передано 184 телевизионных изображения фотографий возможных мест посадки корабля «Аполлон» Мягкая посадка на Луну в точку с координатами 18°52" с.ш., 62°3" з.д. Переданы телевизионные панорамные изображения и данные о радиации. Проведено изучение грунта Аппарат вышел на окололунную эллиптическую орбиту (40 x 1850 км) с наклонением 21°. Передано 182 телевизионных изображения фотографий поверхности Луны Мягкая посадка на Луну в точке с координатами 2°56" ю.ш., 23°20" з.д. Переданы 6315 телевизионных изображений и техническая информация. Масса на поверхности Луны 283 кг Аппарат вышел на окололунную эллиптическую орбиту (2704 x 6033 км) с наклонением 85°. Передано 163 телевизионных изображения фотографий лунной поверхности Попытка мягкой посадки. Упал в точку с координатами 0°26" с.ш., 1°20" з.д. Аппарат вышел на окололунную эллиптическую орбиту (804 x 7400 км) с наклонением 147°. Передана информация о частицах и полях Аппарат вышел на окололунную эллиптическую орбиту (196x6014 км) с наклонением 85°. Передано 213 телевизионных изображений поверхности |
| «Сервейер-6» (США) «Сервейер-7» «Зонд-4» (СССР) «Луна-14» (СССР) «Зонд-5» (СССР) «Зонд-6» (СССР) «Луна-15» (СССР) «Луна-16» (СССР) «Зонд-8» (СССР) |
7 нояб. 1967 г. | «Атлас-Центавр» «Атлас -Центавр» D-1-e |
1008 | Мягкая посадка в точку с координатами 0°25" с.ш., 1°20" з.д. Переданы 30 065 телевизионных изображений и результаты химического анализа грунта Мягкая посадка в точку с координатами 40°53" ю.ш., 11°26" з.д. вблизи кромки кратера Тихо. Переданы 21 274 телевизионных изображения и результаты химического анализа грунта материкового района Луны Испытательный полёт. Аппарат вышел на околосолнечную орбиту. Станция вышла на окололунную эллиптическую орбиту (160 x 870 км) с периодом обращения 160 мин и наклонением 42° Облет Луны с возвращением на Землю. Аппарат приводнился в Индийском океане Облет Луны с возвращением на Землю. Аппарат совершил управляемый рикошетирующий спуск и возвратился на территорию СССР Станция достигла поверхности Луны Облет Луны с возвращением на Землю с осуществлением управляемого спуска. Доставка на Землю цветных фотографий Луны и Земли с различных расстояний Впервые осуществлено возвращение образцов лунного грунта с помощью АМС. Образцы взяты с поверхности лунного моря в точке с координатами 0°41" ю.ш., 56° 18" в.д. Облет Луны с возвращением на Землю. Отработка варианта возвращения на Землю со стороны Северного полушария. АМС приводнилась в океане |
| «Луна-17» (СССР) Спутник Луны, «Луна-19» (СССР) «Луна-20» (СССР) Спутник Луны, «Эксплорер-49» «Луна-22» (СССР) «Луна-24» (СССР) |
10 нояб. 1970 г. | D-1-e «Сатурн-5» «Сатурн-5» «Дельта» с форсир- |
Впервые осуществлено передвижение автоматического аппарата «Луноход-1» по лунной поверхности в районе точки с координатами 38° 18" с.ш., 35° з.д. Масса «Лунохода-1» 756 кг, масса посадочной ступени 1080 кг, полная масса полезного груза на поверхности Луны 1836 кг Информация о частицах и полях Станция достигла поверхности Луны в точке с координатами 3°34" с.ш., 56°30" в д. Доставка на Луну аппарата «Луноход-2» массой 840 кг; посадка в точку с координатами 25°54" с.ш., 30°30" в.д. Спутник Луны. Проведена широкая программа маневров |
|
Наблюдения с орбиты
Последним этапом подготовки к полетам космического корабля «Аполлон» была детальная съемка с орбиты местности в районе лунного экватора. Для этой цели были подготовлены пять искусственных спутников Луны «Лунар Орбитер», каждый из которых был оснащен фотографической системой. Аппараты запускались в период полетов «Сервейеров» и использовались также для выбора мест их посадки.
С помощью двигательных установок «Лунар Орбитера» проводились промежуточные коррекции траектории его полета к Луне и впоследствии обеспечивался переход на окололунную орбиту.
Начальные эллиптические орбиты обычно имели высоты периселения и апоселения соответственно 200 и 1850 км. После нескольких суток подготовки к фотосъемке осуществлялось уменьшение высоты периселения до 50 км. На каждом аппарате имелся запас пленки длиной 80 м на 210 кадров. После экспозиции пленка обрабатывалась на борту, негатив считывался и изображения передавались на Землю каждые 40 мин.
На ИСЛ «Лунар Орбитер-1» с помощью камеры с высоким разрешением были получены непригодные (размытые) фотографии. Камера умеренного разрешения функционировала нормально, и, таким образом, 75% полетного задания было выполнено: сфотографированы возможные районы посадки корабля «Аполлон» общей площадью 41 500 км 2 , 360 000 км 2 прилегающих и 5 200 000 км 2 отдаленных районов.
При полете ИСЛ «Лунар Орбитер-2» были получены 184 снимка тринадцати возможных мест посадки корабля «Аполлон», остальные кадры охватывали прилегающие и отдаленные районы.
С помощью ИСЛ «Лунар Орбитер-3» было получено 182 снимка, после чего отказал двигатель лентопротяжного механизма. В число фотографий входили изображения десяти возможных районов посадки корабля «Аполлон». На основании этих снимков производился уже не поиск, а выбор места посадки. Кроме того, были сфотографированы «Сервейер-1», 1 550 000 км 2 прилегающей и 650 000 км 2 отдаленной территории Луны. Этими исследованиями было завершено выполнение основной задачи обследования мест посадки аппаратов «Сервейер» и «Аполлон».
Исходя из этого, ИСЛ «Лунар Орбитер-4 и -5» были запущены на приполярные орбиты с целью проведения фотосъемки остальных областей Луны, а также обзора неэкваториальных районов посадки для аппаратов по предполагаемой, но впоследствии отмененной программе «Пост-Аполлон». При полетах «Лунар Орбитера-4» было получено лишь 163 снимка, а с «Лунар Орбитера-5» - все 213 снимков. Фотографии охватили около 99% лунной поверхности.
С помощью ИСЛ «Лунар Орбитер» была также получена информация о микрометеоритной и радиационной обстановке, а слежение за их орбитами позволило составить подробную карту гравитационного поля Луны.
Для изучения радиационной обстановки на окололунную орбиту был запущен еще один космический аппарат «Эксплорер-35». Он подтвердил почти полное отсутствие магнитного поля и не обнаружил ни радиационных поясов, ни ионосферы вокруг Луны. Это означало, что в отличие от Земли на Луне ничто не препятствует разрушающему воздействию солнечного ветра на ее поверхность.
Следующий этап полетов автоматических станций
Последней автоматической межпланетной станцией, запущенной США в январе 1968 г. в обеспечение программы «Аполлон», был «Сервейер-7». Оставалось 18 мес до запуска первого корабля «Аполлон» с посадкой на Луне.
Весной 1968 г. в СССР была запущена автоматическая космическая станция «Зонд-4» на траекторию, которая в конечном итоге перешла в орбиту вокруг Солнца. Через шесть месяцев «Зонд-5» совершил облет Луны и вернулся на Землю, приводнившись в Индийском океане. На его борту находились земные живые существа - черепахи. Спустя два месяца «Зонд-6» повторил эту операцию, совершил рикошетирующий вход в атмосферу и посадку на территории СССР. Позже были запущены «Зонд-7» и «Зонд-8». Космические аппараты «Зонд» представляли собой модифицированные варианты трехместного космического корабля «Союз» без экипажа, но с биологическими образцами. Целью запусков автоматических межпланетных станций «Зонд-4» -«Зонд-8» было проведение летно-конструкторской отработки в автоматическом варианте корабля для облета Луны, проведение научных исследований и возвращение на Землю с второй космической скоростью.
В СССР изучение Луны продолжалось с помощью автоматических станций серии «Луна». Как и ранее, более тяжелые станции «Луна» нового поколения представляли собой унифицированную конструкцию, рассчитанную на установку специализированного полезного груза. «Луна-16» имела четыре сферических бака с топливом, обеспечивающим изменение скорости на 2,6 км/с для спуска с окололунной орбиты на поверхность, и четыре цилиндрических бака с топливом, обеспечивающим изменение скорости на 1 км/с для выхода на окололунную орбиту и совершения орбитальных маневров.
Новое семейство станций «Луна» делится на три группы: аппараты, предназначенные для доставки на Землю образцов лунного грунта, луноходы и спутники Луны. Из этого семейства первым был успешно запущен 13 июля 1969 г. за трое суток до полета корабля «Аполлон-11» аппарат «Луна-15». После четырех суток полета он вышел на окололунную орбиту, где оставался в течение нескольких суток, дважды производя коррекции орбиты. Были проведены научные исследования в окололунном пространстве, получена информация о работе новых систем станции, обеспечивающих посадку в заданных районах Луны. По завершении 52 витков вокруг Луны была включена тормозная установка, станция сошла с орбиты и упала на лунную поверхность в заданном районе.
Спустя 14 мес первую автоматическую операцию доставки образцов лунного грунта осуществила «Луна-16», мягкая посадка которой была произведена 20 сентября 1970 г. в районе Моря Изобилия. На поверхность Луны было опущено специальное грунтозаборное устройство на длинной штанге. Полый бур вращательно-ударного действия углубился в грунт на 0,35 м с заполнением полости. После этого грунтозаборное устройство было поднято на взлетную ступень и помещено в возвращаемую капсулу. На Землю было доставлено 105 г «морского» грунта. При выполнении той же задачи станцией «Луна-20» на Землю удалось доставить 55 г материковой породы. После этого грунтозаборное устройство было существенно модифицировано и при полете «Луны-24» бур был погружен на глубину почти 2 м. В полости бура находилась эластичная оболочка, которая по мере его углубления наполнялась, как при начинении колбасы. По окончании бурения заполненная оболочка (диаметром 8 мм, длиной 1600 мм) извлекалась, свертывалась, подобно тросу на лебедке, и упаковывалась в возвращаемый аппарат. Разгруженное буровое устройство отбрасывалось от верхней части аппарата, запускались двигатели взлетной ступени, обеспечивая вертикальный подъем и разгон до скорости 2,7 км/с. Место взятия проб грунта было выбрано с таким расчетом, что, выйдя из зоны притяжения Луны, взлетная ступень оказывалась на траектории прямого попадания на Землю, благодаря чему исключалась необходимость промежуточной коррекции. Со временем взлетная ступень была усовершенствована, что позволило брать пробы грунта не только вблизи экватора на 56° в. д. Через трое суток возвращаемая капсула вернулась на Землю, и образцы грунта массой 0,17 кг были извлечены для исследований.
При запуске станции «Луна-17» впервые была поставлена задача передвижения по лунной поверхности. После успешной посадки с посадочной ступени бьи опущен специальный трап для схода на поверхность Луны восьмиколесной тележки «Лунохода-1». Это был один из наиболее важных советских экспериментов по исследованию Луны; «Луноход-1» в течение десяти месяцев работы прошел более 10,5 км. Во время лунного дня крышка на верхней части корпуса «Лунохода» откидывалась, и элемент солнечной батареи, расположенный на ее внутренней стороне, вырабатывал электроэнергию. В течение двух недель лунной ночи крышка была закрыта и циркуляция воздуха, нагретого изотопным источником тепла, обеспечивала внутреннее термостатирование. «Луноход-1» был оснащен двумя, а «Луноход-2» тремя телевизионными камерами, позволяющими пяти операторам на Земле управлять движением аппарата. «Луноход» периодически останавливался для телевизионной передачи полной панорамы окружающей местности. Проводились также исследования грунта: физико-механических свойств с помощью механического грунтомера и химического состава с помощью рентгеновского спектрометра. Оптический уголковый отражатель, состоящий из 14 элементов, позволял проводить лазерное измерение расстояния между Землей и Луной с точностью в пределах 40 см.
«Луноход-2» был доставлен на Луну станцией «Луна-21», совершившей мягкую посадку на территории кратера Лемонье диаметром 55 км. Этот древний кратер когда-то наполнился лавой, и на поверхности осталась лишь часть его кромки. Таким образом, в нем объединены свойства лунного моря и материка. Маршрут «Лунохода» пролегал сначала на юг в зону переходного рельефа, а затем на восток к длинному разрыву породы, напоминающему борозду Гадлея, которую обследовали астронавты корабля «Аполлон-15». За пять месяцев активного существования «Луноход-2» проделал путь длиной 37 км.
Станция «Луна-18», запущенная в сентябре 1971 г., осуществляла маневрирование на орбите с целью отработки методов окололунной навигации и посадки на Луну, а затем достигла Луны у границы Моря Изобилия. В феврале 1972 г. станция «Луна-20» совершила посадку в труднодоступном материковом районе между Морем Изобилия и Морем Кризисов; в этом полете на Землю были доставлены образцы лунного грунта.
«Луна-19» была выведена на окололунную круговую орбиту с высотой над поверхностью Луны 140 км, а затем переведена на новую орбиту с параметрами 135 X 127 км. С этой орбиты были получены изображения района с границами 30 - 60° ю. ш. и 20 - 30° в. д., а также результаты изучения радиационной и микрометеоритной обстановки. Наблюдения за эволюцией орбиты в течение первых двух месяцев активного существования спутника позволили выявить асимметрию северного и южного полушарий Луны. В феврале 1972 г. станция «Луна-20» совершила посадку в труднодоступном материковом районе между Морем Изобилия и Морем Кризисов; в этом полете на Землю были доставлены образцы лунного грунта.
При полете станции «Луна-22» в течение 18 мес ее активного существования проводились обширная программа маневров на окололунной орбите и съемка лунной поверхности. Кроме того, измерялось гамма-излучение поверхности с целью выявления ее детального химического состава. Слежение за параметрами орбиты способствовало определению характеристик аномалий гравитационного поля Луны, обусловленных местными концентрациями плотных пород. Над таким районом космический аппарат испытывает более сильное притяжение, приводящее к незначительному искривлению орбиты.
Станция «Луна-24» совершила посадку в юго-восточной части Моря Кризисов; на Землю доставлены образцы лунного грунта с глубины около 2 м.
На окололунную орбиту был выведен еще один американский аппарат, но не для исследования Луны. Это был радиоастрономический спутник «Эксплорер-49», оснащенный четырьмя антеннами длиной по 230 м, которые в полностью развернутом положении образовывали фигуру, похожую на гигантскую букву X. Находясь на окололунной орбите, этот аппарат регистрировал небесные источники радиосигналов в отсутствие шумового фона Земли. Координаты источников могли быть зафиксированы по времени исчезновения и повторного появления сигналов из-за Луны.
Как и миллиарды лет назад, Луна продолжает вращаться вокруг Земли. Почти в тридцати точках ее поверхности остались доказательства присутствия человека: созданные его руками автоматические устройства и следы двенадцати астронавтов с шести кораблей «Аполлон». Полученная информация позволила найти ответы на многие важные вопросы о Луне, но при этом возникло значительно больше новых вопросов. Со временем человек, новые приборы и механизмы вернутся на Луну, возможно, для сооружения постоянно действующих баз, что станет реальностью благодаря знаниям, приобретенным с помощью автоматических аппаратов, совершивших полеты к Луне в течение последних десятилетий.
От запуска первого спутника Земли до начала исследования Луны космическими аппаратами прошёл срок меньше полутора лет. И в этом нет ничего удивительного так как Луна является ближайшим к Земле объектом и весьма необычным для Солнечной системы объектом: соотношение масс Земля/Луна превосходит все остальные спутники планет и составляет 81/1 – ближайший таким показателем является всего лишь 4226/1 у связки Сатурн/Титан.
За счёт того что вулканическая активность на Луне быстро сошла на нет (из-за её относительно малой массы) её поверхность является очень древней и оценивается в почти 4,5 млрд лет, а отсутствие атмосферы приводит к накапливанию на поверхности метеоритов возраст и состав которых может достигать и даже превосходить возраст самой Солнечной системы. Всё это, помимо самой близости к нам Луны, вызывало активный научный интерес у людей и желание её исследовать: общее число космических аппаратов отправленных для её исследования (включая не удавшиеся миссии) уже переваливает за 90 штук. И именно обо всём их разнообразии и пойдёт сегодня речь.
Первые шаги
Первые исследования Луны начинались довольно плохо как у СССР, так и у США: даже частично успешными являлись только четвёртые из серии запускаемых к Луне аппаратов (Луна-1 и Пионер-3 соответственно). Это было не удивительно так как исследования Луны стартовали в момент когда и у них, и у нас было на счету по паре успешных запусков спутников так что об условиях открытого космоса было известно очень мало. Добавив к этому ограниченные технические сложности не позволявшие в то время напичкать космические аппараты кучами датчиков как это можно сделать сейчас (так что о причинах аварии можно было порою только гадать) - и можно себе представить в каких условиях приходилось порою работать конструкторам космических аппаратов.Обсуждение неудачи станции «Луна-8» из книги «Королёв: факты и мифы» Я. К. Голованова - журналиста, чуть не ставшего космонавтом:
Первый искусственный спутник Земли (слева), и станция Луна-1 (справа)
Та же шарообразная форма, те же четыре антенны… но на самом деле между этими двумя спутниками было мало общего: Спутник-1 имел только радиопередатчик в то время как на Луне-1 уже было установлено несколько научных приборов. С помощью них впервые было установлено что Луна не имеет магнитного поля и впервые был зафиксирован солнечный ветер. Также в ходе её полёта был проведён эксперимент по созданию искусственной кометы: на расстоянии около 120 тыс. км от Земли из станции было выпущено облако паров натрия весом около 1 кг которое фиксировалось как объект 6-й звёздной величины .
Станция Луна-1 в сборе с блоком «Е» - третьей ступенью ракета-носителя «Восток-Л», с помощью которого также были выведены станции Луна-2 и Луна-3.
Фильм, посвящённый станции Луна-1
Изначально Луну-1 предполагалось разбить об её поверхность, однако в ходе подготовки полёта не было учтено запаздывание сигнала от ЦУПа до аппарата (в то время применялось радиокомандное управление с земли) и сработавшие чуть позже необходимого двигатели привели к промаху в 6 тыс. км - что ж, «rocket science» никогда не была простым делом…
3 марта 1959 года по такой же пролётной траектории с набором второй космической скорости был отправлен американский аппарат Пионер-4 . Его целью было изучение Луны с пролётной траектории, но промах в целых 60 тыс. км привёл к тому что фотоэлектрический датчик не смог зафиксировать Луну и провести её фотографирование не получилось, однако счётчик Гейгера установил что лунные окрестности не отличаются уровнем радиации от межпланетной среды.
Сборка аппарата Пионер-3 - полного аналога Пионера-4
12 сентября 1959 года был осуществлён запуск станции Луна-2. Для неё кроме попадания в Луну была поставлена дополнительная задача - доставить на Луну вымпел СССР. К тому моменту ещё не были готовы системы ориентации и коррекции орбиты, поэтому удар предполагался серьёзным - со скоростью более 3 км/с. Разработчики аппарата пошли на две технические хитрости: 1)вымпелы размещались на поверхности двух шаров диаметром около 10 и 15 см:
При «касании» Луны заряд взрывчатки внутри этих шаров детонировал, что позволяло части из вымпелов погасить скорость относительно Луны.
2) Другое решение предусматривало использование алюминиевой ленты длиной 25 см на которой были нанесены надписи. Сама лента помещалась в прочный корпус заполненный жидкостью с плотностью как у ленты, а уже этот корпус в свою очередь помещался в менее прочный. В момент удара внешний корпус сминался и гасил энергию удара. Жидкость служила дополнительным амортизатором и позволяла быть уверенными в сохранности ленты. Вся эта конструкция размещалась на третьей ступени ракеты выводившей станцию на траекторию отлёта к Луне. Факт попадания в Луну станции и последней ступени был зафиксирован, но о том сколь хорошо сохранились вымпелы - ничего не известно. Возможно в будущем экспедиция историков космонавтики сможет ответить на этот вопрос.
К 7 октября 1959 года были получены первые снимки обратной стороны Луны с помощью станции Луна-3 , стартовавшей 4 октября как и все остальные миссии программы «Луна» с Байконура. Она весила 287 килограммов и на ней уже была установлена полноценная система ориентации по Солнцу и Луне обеспечивающая точность в 0,5 градуса при съёмке. Станция впервые использовала гравитационный манёвр:
Траектория полёта станции Луна-3 - эта траектория была рассчитана при руководстве Келдыша для того чтобы обеспечить пролёт станции над территорией СССР когда она будет возвращаться к Земле. Следующий гравитационный манёвр выполнит только Маринер-10 пролетая вблизи Венеры 5 февраля 1974 года.
Интересен был способ с помощью которого осуществлялась съёмка: сначала снимки делались с помощью фотоаппаратуры, затем плёнка проявлялась и оцифровывалась с помощью камеры бегущего луча, после чего уже передавалась на Землю. Чтобы избежать риска выхода аппарата из строя до возврата к Земле (полёт к Луне и обратно занимал более недели) было предусмотрено два режима связи: медленный (когда аппарат находился у Луны, вдалеке от принимающей станции) и быстрый (для связи в моменты когда аппарат пролетал над СССР). Решение дублировать системы связи оказалось абсолютно правильным - станция смогла передать только 17 из сделанных ею 29 снимков, после чего связь с ней прервалась и восстановить её уже не получилось.
Первая в мире фотография обратной стороны Луны. Фотография была посредственного качества из-за помех при передаче сигнала. Но последующие фотографии были уже намного лучше:
В итоге с помощью этих 17 снимков удалось построить довольно подробную карту:
Фотографии видимой стороны Луны в высоком разрешении были получены Рейнджером-7 запущенным 28 июля 1964. Так как это являлось единственной целью данного аппарата, для неё на борту было установлено целых 6 телевизионных камер, которые за последние 17 минут полёта перед столкновением успели передать 4300 снимков Луны.
Процесс приближения к Луне (видео ускорено)
Съёмка велась вплоть до самого столкновения, но из-за высокой скорости станции относительно Луны последнее изображение была сделано с высоты примерно 488 метров и было передано не до конца:
С точно такой же целью были запущены Рейнджер-8 и Рейнджер-9 (17 февраля и 21 марта 1965 года соответственно).
Более качественные снимки обратной стороны Луны были получены станцией Зонд-3 запущенной 18 июля 1965 года. Изначально эта станция готовилась вместе с Зондом-2 для полёта к Марсу, но из-за проблем стартовое окно было упущено и Зонд-3 отправился в облёт Луны. Для тестирования новой системы связи фотографии полученные станцией передавались на Землю по несколько раз.
Фотография полученная Зондом-3
Мягкая посадка и доставка грунта
Задача мягкой посадки на Луну была намного более сложной и после была осуществлена только 3 февраля 1966 года станцией Луна-9 стартовавшей 31 января. Аппарат имел довольно сложную конструкцию:
По причине того что о поверхности Луны не было ничего известно, процесс посадки был довольно замысловатым:
Сложность системы посадки не прошла бесследно: от садящейся станции в 1,5 тонны оставалась АЛС всего в 100 кг весом, которая на поверхности выглядела примерно так:
Так как освещённость на Луне меняется крайне медленно (Луна относительно Солнца поворачивается всего на 1° за 2 часа) было решено использовать оптико-механическую систему съёмки которая была намного надёжнее, легче и потребляла меньше энергии. Её медленная скорость работы оказывалась даже положительным фактором - для передачи данных было достаточно медленного канала связи, так АЛС могла обойтись ненаправленными антеннами.
Первая фотография лунной поверхности представляла собой круговую панораму с разрешением в 500 на 6000 пикселей для съёмки одной фотографии требовалось 100 минут. Телевизионная камера имела угол зрения 29° по вертикали, в дополнение к чему конструкцией аппарата было предусмотрено его наклонение на 16° относительно вертикали местности - для того чтобы можно она могла захватить и дальнюю панораму, и близлежащий микрорельеф поверхности:
По клику полная панорама Луны. Дополнительные фотографии устройства станции можно увидеть , а сама камера ведущая съёмку выглядела так:
В данный момент энтузиасты из NASA собираются искать перелётный блок и остатки надувного амортизатора станции с помощью фотографий LRO (сам аппарат слишком мал для того чтобы его можно заметить - на снимках LRO он должен бы выглядеть как 2*2 пикселя).
Американцам удалось посадить спускаемый аппарат Сервейер-1 к 2 июня (спустя 4 месяца после нашей станции). На нём было установлено множество датчиков:
Аппарат сам осуществлял посадку с перелётной траектории поэтому на нём были установлены приборы для этой цели: основной двигатель (сбрасывался на высоте 10 км), рулевые двигатели и высотомер/датчик скорости. Посадочные опоры выполнялись из алюминиевых сот для смягчения удара при прилунении. Среди целевого оборудования аппаратов были телекамера, датчик для анализа отражённого от поверхности света (для определения химического состава грунта) и датчики для определения температуры поверхности. Начиная с третьего аппарата устанавливался также пробоотборник которым делались траншеи для определения свойств грунта. Из 7 отправленных на Луну Сервейеров до февраля 1968 года два разбились в процессе торможения у Луны, а 5 остальных сели и выполнили свои задачи по исследованию Луны.
31 марта 1966 года была запущена станция Луна-10 которая к 3 апреля впервые в истории вышла на орбиту нашего спутника. Она имела гамма-спектрометр, магнитометр, детектор метеоритов, прибор для исследования солнечного ветра и инфракрасного излучения Луны. Так же проводились исследования гравитационных аномалий Луны (масконов). Общая продолжительность миссии составила около 3 месяцев. С той же целью были запущены станции Луна-11 и Луна-12 (24 августа и 22 октября соответственно).
Общий вид станции с перелётной ступенью и её конструкция. Данная перелётная ступень также использовалась в станциях с Луна-4 по Луна-9 включительно.
С 10 августа 1966 года к Луне были отправлены пять аппаратов серии «Лунар орбитер». Как и советские станции они использовали для съёмок фотоплёнку. Так как они запускались уже в рамках подготовки программы «Аполлон» - картография Луны в первую очередь включала в себя снимки будущих мест посадки Лунных модулей . Время их работы составляло менее двух недель, снимки имели разрешение до 20 метров и покрывали 99% всей лунной поверхности, а для 36 потенциальных мест посадки были сделаны снимки с разрешением в 2 метра.
Сам аппарат был довольно большим: при общем весе конструкции всего в 385,6 кг размах солнечных батарей имел 3,72 метра, а направленная антенна имела 1,32 метра в диаметре. Фотоаппаратура имела два объектива для одновременных широкоугольных снимков и снимков в высоком разрешении. Эта система разрабатывалась фирмой Kodak на основе систем оптической разведки самолётов U-2 и SR-71 .
Дополнительно они имели детекторы микрометеоритов и радиомаяк для измерения гравитационных условий вблизи Луны (с помощью которого также были замечены масконы). Они угрожали безопасности астронавтов, так как посадка без их учёта по расчётам могла привести к отклонению в 2 км вместо штатных 200 м. Кропотливое исследование орбит аппаратов позволило измерить влияние масконов и повысить точность посадки - уже Аполлон-12 смог сесть с отклонением всего в 163 метра от своей цели.
19 июля 1967 года параллельно с программами «Сервейер» и «Лунар орбитер» был запущен аппарат Эксплорер-35 который проработал на орбите Луны целых 6 лет - вплоть до 24 июня 1973 года. Аппарат был предназначен для исследования магнитного поля, состава поверхностных слоёв Луны (по отражённому электромагнитному сигналу), регистрации ионизирующих частиц, измерению характеристик микрометеоритов (по скорости, направлению и вращательному моменту) а также исследования солнечного ветра.
Следующим советским аппаратом направленным к Луне был Зонд-5 запущенный 15 сентября 1968 года. Аппарат представлял из себя корабль «Союз 7К-Л1» запускаемый ракета-носителем «Протон» и предназначался для облёта Луны. Кроме тестирования самого корабля у него была и научная цель: на нём летели первые живые существа совершившие облёт Луны за 3 месяца до Аполлона-8 - это были две черепахи, дрозофилы, а также несколько видов растений. После облёта Луны спускаемый аппарат приводнился в водах Индийского океана:
Не считая проблем с перегрузками при посадке полёт прошёл нормально, так что следующий аппарат Зонд-6 (запущенный 10 ноября 1968 года) садился уже не в море а в штатный район посадки на территории СССР. Н к сожалению он потерпел аварию на этапе спуска на парашютах: они были отстрелены на высоте около 5 км вместо расчётного момента прямо перед касанием земли и все биологические объекты на борту (которые отправляли в облёт Луны и в этом полёте) погибли. Однако плёнка с чёрно-белыми и цветными фотографиями Луны сохранилась.
Были произведены ещё два удачных запуска этого корабля: Зонд-7 и Зонд 8 (8 августа 1969 и 20 октября 1970 года соответственно) с успешными возвращениями спускаемых аппаратов.
13 июля 1969 года (за три дня до старта Аполлона-11) была запущена станция Луна-15 которая должна была доставить образцы лунного грунта на Землю до того как это должны были успеть сделать американцы. Однако в процессе торможения у Луны с ней была потеряна связь. В итоге первой автоматической станцией доставившей образцы лунного грунта стала Луна-16 запущенная 12 сентября 1970 года:
20 сентября посадочный аппарат весом в 1880 килограмм достигла поверхности Луны. Образец был получен с помощью дрели которая в течении 7 минут достигла 35 см глубины и забрала 101 грамм лунного грунта. Затем возвращаемый аппарат весом 512 кг стартовал с Луны и уже 24 сентября образцы на 35-килограммовом спускаемом аппарате приземлились на территории Казахстана.
Так же, с целями доставки лунного грунта были отправлены станции Луна-20 и Луна 24 (стартовавшие 14 февраля 1972 и 9 августа 1976 года, доставившие по 30 и 170 граммов грунта соответственно). Луне-24 удалось получить пробы грунта с глубины 1,6 м. Небольшая порция лунного грунта была передана NASA в декабре 1976 года. Станция Луна-24 стала последним на последующие 37 лет аппаратом осуществившим мягкую посадку на Луну - вплоть до посадки китайского «Нефритового зайца» .
Луноходы и финал первого этапа исследований
Стартовавшей 10 ноября 1970 года станцией Луна-17 был доставлен первый в мире планетоход: «Луноход-1» который проработал на поверхности 301 день. На нём были установлены две телекамеры, 4 телефотометра, рентгеновский спектрометр и рентгеновский телескоп, одометр-пенетрометр, детектор радиации и лазерный рефлектор.
За время своей работы он проехал более 10 км, передал на землю около 25 тыс. фотографий, было произведено 537 измерений физико-механических свойств лунного грунта, и 25 раз - химических.
Пульт дистанционного управления Луноходом
8 января 1973 года был запущен Луноход-2 который имел туже конструкцию. Не смотря на поломку системы навигации ему удалось проехать больше 42 км что являлось рекордом для планетоходов вплоть до 2015 года, когда этот рекорд был побит марсоходом «Оппортьюнити». Полёт Лунохода-3 запланированный на 1977 год - к сожалению был отменён.
Фотографии Лунохода-3 в музее НПО имени С. А. Лавочкина
3 октября 1971 года на орбиту Луны ракетой «Протон-К» была выведена автоматическая межпланетная станция Луна-19, которая проработала 388 дней. Её вес составлял 5,6 тонн и она была построена на базе конструкции предыдущей станции Луна-17:
В состав научной аппаратуры входил дозиметр, радиометрическая лаборатория, магнитометр установленный на 2 метровой штанге, аппаратура для определения плотности метеоритного вещества а также камеры для съёмки поверхности Луны. Одной из основных задач аппарата было изучение масконов . Из-за отказа системы управления и выхода на не расчётную орбиту от задачи картографии Луны решено было отказаться. В ходе полёта были получены дополнительные данные о магнитном поле Луны и установлено что плотность метеоритных частиц вблизи Луны не отличается от их концентрации в диапазоне 0,8-1,2 а.е. от Солнца.
29 мая 1974 года был осуществлён запуск станции Луна-22 с той же научной программой, станция проработала 521 день. Эти станции позволили уточнить гравитационные поля Луны, и упростить посадку станциям Луна-20 и Луна-24 для отбора грунта.
Луне суждено было стать тем небесным телом, с которым связаны едва ли не самые эффективные и впечатляющие успехи человечества за пределами Земли. Непосредственное изучение естественного спутника нашей планеты началось со старта советской лунной программы. 2 января 1959 года автоматическая станция «Луна-1» впервые в истории осуществила полет к Луне.
Первый запуск спутника к Луне (Луна-1) был огромным прорывом в области освоения космоса, но главная цель, перелет с одного небесного тела на другое так и не была достигнута. Запуск Луны-1 дал очень много научной и практической информации в области космических полетов к другим небесным телам. При полете «Луны-1» впервые была достигнута вторая космическая скорость и получены сведения о радиационном поясе Земли и космическом пространстве. В мировой печати космический аппарат «Луна-1» получил название «Мечта».
Все это было учтено при запуске следующего спутника Луна-2. В принципе Луна-2 практически полностью повторяла свою предшественницу Луну-1, те же научные приборы и оборудование позволяли заполнять данные о межпланетном пространстве и корректировать данные, полученные Луной-1. Для Запуска так же использовался РН 8К72 Луна с блоком «Е». 12 сентября 1959 года в 6:39 с космодрома Байконур РН Луна была запущена АМС Луна-2. И уже 14 сентября в 00 часов 02 минуты 24 секунды по московскому времени Луна-2 достигла поверхности Луны, совершив первый в истории полет с Земли на Луну.
Автоматический межпланетный аппарат достиг поверхности Луны восточнее «Моря Ясности», вблизи кратеров Аристил, Архимед и Автолик (селенографические широта +30°, долгота 0°). Как показывает обработка данных по параметрам орбиты, последняя ступень ракеты также достигла поверхности Луны. На борту Луны-2 были помещены три символических вымпела: два в автоматическом межпланетном аппарате и один - в последней ступени ракеты с надписью «СССР сентябрь 1959». Внутри Луны-2 находился металлический шар, состоящий из пятигранников-вымпелов, и при ударе о лунную поверхность шар разлетался на десятки вымпелов.
Размеры: Полная длина составляла 5.2 метра. Диаметр самого спутника 2.4 метра.
РН: Луна (модификация Р-7)
Масса: 390,2 кг.
Задачи: Достижение поверхности Луны (выполнена). Достижение второй космической скорости (выполнена). Преодолеть тяготение планеты Земля (выполнена). Доставка вымпелов «СССР» на поверхность Луны (выполнена).
ПУТЕШЕСТВИЕ В КОСМОС
«Луна» - наименование советской программы исследования Луны и серии космических аппаратов, запускаемых в СССР к Луне начиная с 1959 года.
Космические аппараты первого поколения («Луна-1» - «Луна-3») совершали перелет с Земли к Луне без предварительного выведения на орбиту искусственного спутника Земли, проведения коррекций на траектории Земля - Луна и торможения вблизи Луны. Аппараты осуществили пролет Луны («Луна-1»), достижение Луны («Луна-2»), ее облет и фотографирование («Луна-3»).
Космические аппараты второго поколения («Луна-4» - «Луна-14») запускались с использованием более совершенных методов: предварительного выведение на орбиту искусственного спутника Земли, затем старт к Луне, коррекции траектории и торможение в окололунном пространстве. При запусках отрабатывались полет к Луне и посадка на ее поверхность («Луна-4» - «Луна-8»), мягкая посадка («Луна-9» и «Луна-13») и перевод на орбиту искусственного спутника Луны («Луна-10», «Луна-11», «Луна-12», «Луна-14»).
Более совершенные и тяжелые космические аппараты третьего поколения («Луна-15» - «Луна-24») осуществляли перелет к Луне по схеме, используемой аппаратами второго поколения; при этом для увеличения точности посадки на Луну предусмотрена возможность проведения нескольких коррекций на траектории полета от Земли к Луне и на орбите искусственного спутника Луны. Аппараты «Луна» обеспечили получение первых научных данных о Луне, отработку мягкой посадки на Луну, создание искусственных спутников Луны, взятие и доставку на Землю проб грунта, транспортировку на поверхность Луны лунных самоходных аппаратов. Создание и запуск разнообразных автоматических лунных аппаратов является особенностью советской программы исследования Луны.
ЛУННАЯ ГОНКА
Начал «игру» СССР, запустив в 1957 году первый искусственный спутник. США сразу же включились в нее. В 1958 году американцы поспешно разработали и запустили свой ИСЗ, а заодно и образовали «во благо всех» - так звучит девиз организации - НАСА. Но к тому времени Советы обогнали соперников еще больше - отправили в космос собаку Лайку, которая хоть и не вернулась, но зато собственным героическим примером доказала возможность выживания на орбите.
На разработку спускаемого модуля, способного доставить живой организм обратно на Землю, ушло почти два года. Требовалось доработать конструкции, чтобы они выдерживали уже два «путешествия сквозь атмосферу», создать качественную герметичную и устойчивую к высоким температурам обшивку. А главное - нужно было рассчитать траекторию и спроектировать двигатели, которые бы обезопасили космонавта от перегрузок.
Когда же это все было сделано, возможность проявить героическую собачью натуру получили Белка и Стрелка. Они со своей задачей справились - вернулись живыми. Меньше чем через год по их следам полетел Гагарин - и тоже вернулся живым. Американцы в том 1961-м в безвоздушное пространство отправили только шимпанзе Хэма. Правда, 5 мая того же года суборбитальный полет совершил Алан Шепард, но международным сообществом это достижение космическим полетом признано не было. Первый «настоящий» американский астронавт - Джон Гленн - в космосе оказался только в феврале 62-го.
Казалось бы, США безнадежно отстали от «мальчишек с соседнего континента». Триумфы СССР следовали один за другим: первый групповой полет, первый человек в открытом космосе, первая женщина в космосе… И даже до естественного спутника Земли советские «Луны» добрались первыми, заложив основы столь важной для нынешних исследовательских программ методики гравитационных маневров и сфотографировав обратную сторону ночного светила.
Но выиграть в такой игре можно было, лишь уничтожив команду противника, физически или морально. Американцы же уничтожаться не собирались. Напротив - еще в 1961-м году, сразу после полета Юрия Гагарина, НАСА с благословления свежеизбранного Кеннеди взяла курс на Луну.
Решение было рискованным - СССР добивались своего шаг за шагом, планомерно и последовательно, и все равно не обходилось без провалов. А космическое агентство США решило сделать прыжок через ступеньку, если не через целый лестничный пролет. Но Америка компенсировала свою, в известном смысле, наглость тщательной проработкой лунной программы. «Аполлоны» тестировались на Земле и на орбите, в то время как ракеты-носители и лунные модули СССР «проверялись боем» - и не выдерживали проверок. В итоге тактика США оказалась результативнее.
Но ключевым фактором, ослабившим Союз в лунной гонке, был раскол внутри «команды с советского двора». Королев, на воле и энтузиазме которого держалась космонавтика, сперва, после своей победы над скептиками утратил монополию на принятие решений. Конструкторские бюро вырастали, как грибы после дождя на неиспорченном сельхозобработкой черноземе. Началось распределение задач, и каждый руководитель, что научный, что партийный, считал себя наиболее компетентным. Поначалу само утверждение лунной программы запоздало - отвлекшиеся на Титова, Леонова и Терешкову политики занялись ею только в 1964-м, когда американцы уже три года как размышляли над своими «Аполлонами». А затем отношение к полетам на Луну оказалось недостаточно серьезным - они не имели таких военных перспектив, как запуски ИСЗ Земли и орбитальных станций, а финансирования требовали куда большего.
Проблемы с деньгами, как это обычно бывает, «добили» грандиозные лунные проекты. С самого старта программы Королеву посоветовали занижать цифры перед словом «рублей», потому что реальные суммы никто бы не одобрил. Если бы разработки шли столь же успешно, как и прежние, такой подход себя бы оправдал. Партийное руководство все же умело считать и не стало бы закрывать перспективное дело, в которое уже вложено слишком много. Но в сочетании с бестолковым разделением труда нехватка средств привела к катастрофическим отставаниям от графика и экономии на испытаниях.
Возможно, впоследствии ситуацию удалось бы выправить. Космонавты горели энтузиазмом, даже просили отправить их к Луне на кораблях, не выдержавших тестовых полетов. Конструкторские бюро, за исключением находившегося под руководством Королева ОКБ-1, продемонстрировали несостоятельность своих проектов и сами собой тихо ушли со сцены. Стабильная в 70-х годах экономика СССР позволяла выделить дополнительные средства на доработку ракет, особенно если к делу подключились бы военные. Однако в 1968-м американский экипаж облетел Луну, а в 1969-м Нил Армстронг сделал свой маленький победный шаг в космической гонке. Советская лунная программа для политиков утратила смысл.
Ещё до начала космической эры люди мечтали о полётах на Луну и планеты Солнечной системы. Многие учёные создавали проекты космических кораблей, художники рисовали воображаемые картины высадки первых людей на Луну, писатели-фантасты предлагали в своих романах различные способы достижения заветной цели. Но никто не мог всерьёз предположить, что люди в самом деле отправятся на Луну на достаточно ранней стадии освоения космоса. А это произошло... Но обо всём по-порядку.
ПЕРВЫЕ ПОЛЁТЫ К ЛУНЕ.
2 января 1959 года в Советском союзе был осуществлён пуск ракеты-носителя «Восток-Л», которая вывела на траекторию полёта к Луне АМС «Луна-1» . Станция также имела названия «Луна-1D» и, как её прозвали журналисты, «Мечта» (фактически, это четвёртая попытка пуска к Луне, три предшествующих: «Луна-1A» - 23 сентября 1958г., «Луна-1B» - 11 октября 1958г., «Луна-1C» - 4 декабря 1958г. окончились неудачей из-за аварий ракеты-носителя). «Луна-1» прошла на расстоянии 6000 километров от поверхности Луны и вышла на гелиоцентрическую орбиту. Несмотря на то, что станция в Луну не попала, АМС «Луна-1» стала первым в мире космическим аппаратом, достигшим второй космической скорости, преодолевшим притяжение Земли и ставшим искусственным спутником Солнца. Специальное устройство, установленное на последней ступени ракеты-носителя, выбросило на высоте около 100 тыс. км натриевое облако. Эта искусственная комета была видна с Земли.
12 сентября 1959 года к спутнику нашей планеты стартовала автоматическая станция «Луна-2» («Лунник-2») . Она достигла Луны и доставила на её поверхность вымпел с изображением герба СССР. Впервые была проложена трасса Земля - Луна, впервые был нарушен извечный покой другого небесного тела. , представляла собой сферу из алюминиево-магниевого сплава диаметром 1,2 м. На ней были установлены три простейших прибора (магнитометр, сцинтилляционные счётчики и счётчики Гейгера, детекторы микрометеоритов), два из которых закреплялись на выносных штангах. Аппарат весом 390 кг на протяжении всего своего быстрого полёта к Луне был прикреплен к верхней ступени ракеты-носителя, он вонзился в поверхность Луны со скоростью свыше 3 км/с. Радиосвязь с ним оборвалась в районе края Моря Имбриум неподалеку от кратера Архимед.
Слева и в центре:
Первым космическим аппаратом, упавшим на поверхность Луны,
стала советская «Луна-2», присоединенная к последней ступени ракеты-носителя.
Это произошло 13 сентября 1959 года.
Справа:
«Луна-3», на счету
которой ещё один триумф СССР - первые в мире снимки обратной стороны Луны.
Следующий триумф достался «Луне-3» , запущенной меньше чем через месяц. Этот аппарат весом 278 кг имел длину 1,3 м и диаметр 1,2 м. На его корпусе впервые в истории советской космонавтики установили солнечные батареи. Также впервые автоматический космический аппарат был оборудован системой ориентации В неё входили оптические датчики, которые "видели" Солнце и Луну, и микродвигатели ориентации, поддерживавшие станцию в строго определенном положении, когда объектив фототелевизионного устройства направлялся на . Главным прибором была фототелевизионная камера, передающая отдельные кадры, которая включилась 7 октября на расстоянии 65 000 км от Луны. В течение 40 минут было снято 29 кадров (по некоторым данным, на Земле удовлетворительно удалось принять лишь 17), на которых, в основном, были изображения обратной стороны Луны, которую до тех пор не видел никто . Процесс работы камеры заключался в том, что 35-миллиметровая пленка проявлялась, фиксировалась и сушилась прямо на борту, а затем просвечивалась световым лучом и преобразовывалась в аналоговое телевизионное изображение разрешением в 1000 строк, которое и передавалось на Землю.
Человечество впервые в истории увидело около 70 процентов обратной стороны Луны. Конечно, по сравнению с современными методами передачи изображений, качество сигнала было плохим, высоки были уровни шумов. Но несмотря на это, полёт «Луны-3» был выдающимся достижением, знаменующим целый этап космической эры.
В результате самых первых полётов к Луне было установлено, что у неё отсутствуют магнитное поле и пояса радиации. Измерения общего потока космического излучения, проведённые на траектории полётов и вблизи Луны, дали новые сведения о космических лучах и частицах, о микрометеорах в открытом космическом пространстве.
Следующим значительным достижением стали снимки Луны с близкого расстояния . 31 июля 1964 года аппарат «Рэйнджер 7» весом 366 кг вонзился в поверхность Моря Облаков со скоростью 9316 км/ч после того, как передал на Землю 4316 кадров. На последнем снимке была видна пятнистая поверхность, усеянная сотнями мелких кратеров. Качество изображения в тысячи раз превосходило изображения с лучших земных телескопов. Вслед за «Рэйнджером 7» последовали столь же успешные полёты «Рэйнджеров» 8 и 9 . Аппараты «Рэйнджер» были построены на такой же, как у «Маринера 2» , основе, над которой возвышалась похожая на башню конусообразная надстройка высотой 1,5 м. В её оконечности помещалась телевизионная система из шести камер общим весом 173 кг. Получаемые при помощи передающих телевизионных трубок изображения напрямую транслировались на Землю.
«Рэйнджер 7», «Луна-9» (модель) и «Сервэйер 1»
Первая мягкая посадка на Луну была осуществлена советской «Луной-9» , хотя строго говоря, её нельзя назвать мягкой. Спускаемая капсула «Луны-9» весом 100 кг, внутри которой установили телекамеру весом 1,5 кг, была состыкована с последней ступенью основного аппарата в течение всего полёта к Луне. На подлёте к поверхности включался тормозной двигатель тягой 4600 кг, снижая скорость спуска. На высоте 5 метров над поверхностью капсула отстреливалась от основного аппарата, совершая посадку с вертикальной скоростью 22 км/ч. Когда капсула остановила своё движение по поверхности Луны, корпус её раскрылся подобно четырем лепесткам цветка, и телекамера начала съемку лунной поверхности. Скорость её работы была сравнима со скоростью передачи изображений современными факсимильными аппаратами. Камера вращалась, совершая один оборот за 1 час 40 минут, снимая круговую панораму с разрешением 6000 строк и дальностью перспективы в 1,5 км. На покрытой пылью поверхности Луны лежало множество мелких камней разного размера. Это доказывало, что лунная пыль, по крайней мере, в Океане Бурь не образует глубокого слоя. Таким образом, «Луна-9» передала на Землю первые панорамные снимки лунной поверхности .
Первой по-настоящему мягкой посадкой стало прилунение американского «Сервэйера 1» в июне 1966 года с использованием посадочного двигателя. Всего в разных районах Луны совершили мягкую посадку пять «Сервэйеров» . Они передали на Землю ценные снимки, которые помогли руководству программы «Аполлон» выбрать места для высадки пилотируемых спускаемых аппаратов. Их данные были дополнены в ходе удивительно удачных полетов «Лунных орбитальных аппаратов» . Но СССР хотел быть первым и на лунной орбите, поэтому 31 марта 1966 года была запущена «Луна-10» .
«Луна-10» стала первым в мире искусственным спутником Луны. Впервые получены данные об общем химическом составе Луны по характеру гамма-излучения её поверхности. Было сделано 460 витков вокруг Луны. Связь с аппаратом прекратилась 30 мая 1966 года.
Сорок лет назад - 20 июля 1969 года - человек в первый раз ступил на поверхность Луны. Корабль НАСА "Аполлон-11" с экипажем из трех астронавтов (командир Нейл Армстронг, пилот лунного модуля Эдвин Олдрин и пилот командного модуля Майкл Коллинз) стал первым, достигшим Луны, в космической гонке СССР и США.
Каждый месяц Луна, двигаясь по орбите, проходит примерно между Солнцем и Землей и обращена к Земле своей темной стороной, в это время происходит новолуние. Через один - два дня после этого на западной части неба появляется узкий яркий серп «молодой» Луны.
Остальная часть лунного диска бывает в это время слабо освещена Землей, повернутой к Луне своим дневным полушарием; это слабое свечение Луны - так называемый пепельный свет Луны. Через 7 суток Луна отходит от Солнца на 90 градусов; наступает первая четверть лунного цикла, когда освещена ровно половина диска Луны и терминатор, т. е. линия раздела светлой и темной стороны, становится прямой - диаметром лунного диска. В последующие дни терминатор становится выпуклым, вид Луны приближается к светлому кругу и через 14-15 суток наступает полнолуние. Затем западный край Луны начинает ущербляться; на 22-е сутки наблюдается последняя четверть, когда Луна опять видна полукругом, но на сей раз обращенным выпуклостью к востоку. Угловое расстояние Луны от Солнца уменьшается, она опять становится суживающимся серпом и через 29,5 суток вновь наступает новолуние.
Точки пересечения орбиты с эклиптикой, называются восходящим и нисходящим узлами, имеют неравномерное попятное движение и совершают полный оборот по эклиптике за 6794 суток (около 18,6 года), вследствие чего Луна возвращается к одному и тому же узлу через интервал времени - так называемый драконический месяц, - более короткий, чем сидерический и в среднем равный 27,21222 суток; с этим месяцем связана периодичность солнечных и лунных затмений.
Визуальная звездная величина (мера освещенности, создаваемой небесным светилом) полной Луны на среднем расстоянии равна - 12,7; она посылает в полнолуние на Землю в 465 000 раз меньше света, чем Солнце.
В зависимости от того, в какой фазе находится Луна, количество света уменьшается гораздо быстрее, чем площадь освещенной части Луны, таким образом, когда Луна находится в четверти и мы видим половину ее диска светлой, она посылает на Землю не 50%, а лишь 8% света от полной Луны.
Показатель цвета лунного света равен +1,2, т. е. он заметно краснее солнечного.
Луна вращается относительно Солнца с периодом, равным синодическому месяцу, поэтому день на Луне длится почти 15 суток и столько же продолжается ночь.
Не будучи защищена атмосферой, поверхность Луна нагревается днем до +110° С, а ночью остывает до -120° С, однако, как показали радионаблюдения, эти огромные колебания температуры проникают вглубь лишь на несколько дм вследствие чрезвычайно слабой теплопроводности поверхностных слоев. По той же причине и во время полных лунных затмений нагретая поверхность быстро охлаждается, хотя некоторые места дольше сохраняют тепло, вероятно, вследствие большой теплоемкости (так называемые «горячие пятна»).
Рельеф Луны
Даже невооруженным глазом на Луны видны неправильные темноватые протяженные пятна, которые были приняты за моря: название сохранилось, хотя и было установлено, что эти образования ничего общего с земными морями не имеют. Телескопические наблюдения, которым положил начало в 1610 году Галилео Галилей (Galileo Galilei), позволили обнаружить гористое строение поверхности Луны .
Выяснилось, что моря - это равнины более темного оттенка, чем другие области, иногда называют континентальными (или материковыми), изобилующие горами, большинство которых имеет кольцеобразную форму (кратеры).
По многолетним наблюдениям были составлены подробные карты Луны. Первые такие карты издал в 1647 году Ян Гевелий (нем. Johannes Hevel, польск. Jan Heweliusz,) в г. Данциге (современный - Гданьск, Польша). Сохранив термин «моря», он присвоил названия также и главнейшим лунным хребтам - по аналогичным земным образованиям: Апеннины, Кавказ, Альпы.
Джованни Риччоли (Giovanni Batista Riccioli) из г. Феррары (Италия) в 1651 году дал обширным темным низменностям фантастические названия: Океан Бурь, Море Кризисов, Море Спокойствия, Море Дождей и так далее, меньшие примыкающие к морям темные области он назвал заливами, например, Залив Радуги, а небольшие неправильные пятна - болотами, например Болото Гнили. Отдельные горы, главным образом кольцеобразные, он назвал именами выдающихся ученых: Коперник, Кеплер, Тихо Браге и другие.
Эти названия сохранились на лунных картах и поныне, причем добавлено много новых имен выдающихся людей, ученых более позднего времени. На картах обратной стороны Луны, составленных по наблюдениям, выполненным с космических зондов и искусственных спутников Луны, появились имена Константина Эдуардовича Циолковского, Сергея Павловича Королева, Юрия Алексеевича Гагарина и других. Подробные и точные карты Луны были составлены по телескопическим наблюдениям в 19 веке немецкими астрономами Иоганном Медлером (Johann Heinrich Madler), Иоганном Шмидтом (Johann Schmidt) и другими.
Карты составлялись в ортографической проекции для средней фазы либрации, т. е. примерно такими, какой Луна видна с Земли.
В конце 19 века начались фотографические наблюдения Луны. В 1896?1910 большой атлас Луны был издан французскими астрономами Морисом Леви (Morris Loewy) и Пьером Пьюзе (Pierre Henri Puiseux) по фотографиям, полученным на Парижской обсерватории; позже фотографический альбом Луны был издан Ликской обсерваторией в США, а в середине 20 века голландский астроном Джерард Койпер (Gerard Copier) составил несколько детальных атласов фотографий Луны, полученных на крупных телескопах разных астрономических обсерваторий. С помощью современных телескопов на Луны можно заметить кратеры размером около 0,7 килметров и трещины шириной в первые сотни метров.
Кратеры на лунной поверхности имеют различный относительный возраст: от древних, едва различимых, сильно переработанных образований до очень четких в очертаниях молодых кратеров, иногда окруженных светлыми «лучами». При этом молодые кратеры перекрывают более древние. В одних случаях кратеры врезаны в поверхность лунных морей, а в других - горные породы морей перекрывают кратеры. Тектонические разрывы то рассекают кратеры и моря, то сами перекрываются более молодыми образованиями. Абсолютный возраст лунных образований известен пока лишь в нескольких точках.
Ученым удалось установить, что возраст наиболее молодых крупных кратеров составляет десятки и сотни млн. лет, а основная масса крупных кратеров возникла в «доморской» период, т.е. 3-4 миллиарда лет назад.
В образовании форм лунного рельефа принимали участие как внутренние силы, так и внешние воздействия. Расчеты термической истории Луны показывают, что вскоре после ее образования недра были разогреты радиоактивным теплом и в значительной мере расплавлены, что привело к интенсивному вулканизму на поверхности. В результате образовались гигантские лавовые поля и некоторое количество вулканических кратеров, а также многочисленные трещины, уступы и другое. Вместе с этим на поверхность Луны на ранних этапах выпадало огромное количество метеоритов и астероидов - остатков протопланетного облака, при взрывах которых возникали кратеры - от микроскопических лунок до кольцевых структур диаметром от нескольких десятков метров до сотен км. Из-за отсутствия атмосферы и гидросферы значительная часть этих кратеров сохранилась до наших дней.
Сейчас метеориты выпадают на Луну гораздо реже; вулканизм также в основном прекратился, поскольку Луна израсходовала много тепловой энергии, а радиоактивные элементы были вынесены во внешние слои Луны. Об остаточном вулканизме свидетельствуют истечения углеродосодержащих газов в лунных кратерах, спектрограммы которых были впервые получены советским астрономом Николаем Александровичем Козыревым.
Изучение свойств Луны и ее окружающей среды началось в 1966 году - был запущена станция «Луна-9», передавшая на Землю панорамные снимки поверхности Луны.
Исследованиями окололунного пространства занимались станции «Луна-10» и «Луна-11» (1966 год). «Луна-10» стала первым искусственным спутником Луны.
В это время в США также разрабатывалась программа изучения Луны, получившая название «Аполлон» (The Apollo Program). Именно американский астронавты первыми ступили на поверхность планеты. 21 июля 1969 года в рамках лунной экспедиции корабля «Аполлон 11» Нил Армстронг (Neil Alden Armstrong) и его напарник Эдвин Олдрин (Edwin Eugene Aldrin) провели на Луне 2,5 часа.
Дальнейшим этапом в исследованиях Луны стала отправка на планету радиоуправляемых самоходных аппаратов . В ноябре 1970 году на Луну был доставлен «Луноход-1», который за 11 лунных дней (или 10,5 месяцев) прошел расстояние в 10 540 м и передал большое количество панорам, отдельных фотографий поверхности Луны и другую научную информацию. Установленный на нем французский отражатель позволил с помощью лазерного луча измерить расстояние до Луны с точностью до долей метра.
В феврале 1972 года станция «Луна-20» доставила на Землю образцы лунного грунта, впервые взятые в труднодоступном районе Луны .
В феврале того же года был совершен последний пилотируемый полет на Луну . Полет осуществил экипаж корабля «Аполлон-17». Всего на Луне побывало 12 человек.
В январе 1973 года «Луна-21» доставила в кратер Лемонье (Море Ясности) «Луноход-2» для комплексного исследования переходной зоны между морским и материковым районами. «Луноход-2» работал 5 лунных дней (4 месяца), прошел расстояние около 37 километров.
В августе 1976 года станция «Луна-24» доставила на Землю образцы лунного грунта с глубины 120 сантиметров (образцы были получены путем бурения).
С этого времени изучение естественного спутника Земли практически не велось.
Лишь через два десятка лет, в 1990 году, свой искусственный спутник «Хитен» (Hiten) послала к Луне Япония, ставшая третьей «лунной державой». Затем было еще два американских спутника - «Клементина»(Clementine, 1994 год) и «Лунный разведчик» (Lunar Prospector, 1998 год). На этом полеты к Луне были приостановлены .
27 сентября 2003 года Европейское космическое агентство с космодрома Куру (Гвиана, Африка) запустило зонд SMART-1. 3 сентября 2006 года зонд завершил свою миссию и совершил пилотируемое падение на поверхность Луны. За три года работы аппарат передал на Землю много информации о лунной поверхности, а также провел картографию Луны с высоким разрешением.
В настоящее время изучение Луны получило новый старт . Программы освоения земного спутника действуют в России, США, Японии, Китае, Индии .
По заявлению руководителя Федерального космического агентства (Роскосмос) Анатолия Перминова, концепция развития российской пилотируемой космонавтики предусматривает программу освоения Луны в 2025-2030 годах .
Правовые вопросы освоения Луны
Правовые вопросы освоения Луны регулирует «Договор о космосе» (полное название «Договор о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела»). Он был подписан 27 января 1967 года в Москве, Вашингтоне и Лондоне государствами-депозитариями - СССР, США и Великобританией. В тот же день началось присоединение к договору других государств.
Согласно ему исследование и использование космического пространства, включая Луну и другие небесные тела, осуществляются на благо и в интересах всех стран, независимо от степени их экономического и научного развития, а космос и небесные тела открыты для всех государств без какой-либо дискриминации на основе равенства.
Луна, в соответствии с положениями «Договора по космосу», должна использоваться «исключительно в мирных целях», на ней исключается любая деятельность военного характера . Перечень видов деятельности, запрещенных на Луне, приведенный в статье IV Договора, включает размещение ядерного оружия или любых других видов оружия массового уничтожения, создание военных баз, сооружений и укреплений, испытание любых видов оружия и проведение военных маневров.
Частная собственность на Луне
Продажа участков территории естественного спутника Земли началась в 1980 году, когда американец Денис Хоуп обнаружил калифорнийский закон от 1862 года, по которому ничья собственность переходила во владение того, кто первым предъявил претензии на нее.
В подписанном 1967 году «Договоре о космосе» было прописано, что «космическое пространство, включая Луну и другие небесные тела, не подлежит национальному присвоению», но пункта о том, что космический объект не может быть приватизирован в частном порядке, не было, что и позволило Хоуп оформить право собственности на Луну и все планеты Солнечной системы, исключая Землю.
Хоуп открыл в США Лунное посольство и организовал оптово-розничную торговлю лунной поверхностью. Он успешно ведет свой «лунный» бизнес, продавая участки на Луне желающим.
Чтобы стать гражданином Луны надо приобрести себе участок, получить нотариально заверенное свидетельство о праве собственности, лунную карту с обозначением участка, его описание и даже «Лунный билль о конституционных правах». Оформит лунное гражданство можно за отдельные деньги, приобретя лунный паспорт.
Право собственности регистрируется в Лунном посольстве в Рио-Виста, Калифорния, США. Процесс оформления и получения документов занимает от двух до четырех дней.
В данный момент мистер Хоуп занимается созданием Лунной республики и продвижением ее в ООН. У еще несостоявшейся республики есть свой национальный праздник - день лунной независимости, который отмечается 22 ноября.
В настоящее время стандартный участок на Луне имеет площадь 1 акра (чуть больше 40 соток). С 1980 года продано около 1.300 тысяч участков из тех приблизительно 5 миллионов, что были «нарезаны» на карте освещенной стороны Луны.
Известно, что среди владельцев лунных участков - американские президенты Рональд Рейган и Джимми Картер, члены шести королевских семейств и около 500 миллионеров, в основном из числа голливудских звезд - Том Хенкс, Николь Кидман, Том Круз, Джон Траволта, Харрисон Форд, Джордж Лукас, Мик Джаггер, Клинт Иствуд, Арнольд Шварценеггер, Деннис Хоппер и другие.
Лунные представительства открылись в России, Украине, Молдавии, Белоруссии, и владельцами лунных земель стали более 10 тысяч жителей СНГ. Среди них Олег Басилашвили, Семен Альтов, Александр Розенбаум, Юрий Шевчук, Олег Гаркуша, Юрий Стоянов, Илья Олейников, Илья Лагутенко, а также космонавт Виктор Афанасьев и другие известные деятели.
Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников