Лунные проекты

 

Луна-1

            Вполне естественно, что Луна, как ближайшее к Земле небесное тело, стала первым объектом, к которому направились космические аппараты.

            Стартовав с Земли 2 января 1959 года, станция "Луна-1" массой 361 кг впервые достигла второй космической скорости (т. е. минимальной скорости, которую должен развить стартующий с небесного тела объект, чтобы преодолеть силу его притяжения; для Земли она равна 11,19 км/с) и прошла на расстоянии около 6 тыс. километров от поверхности Луны. Станция окончательно избавилась от воздействия земного тяготения и, будучи захваченная Солнцем, вышла на его орбиту. Таким образом ‘Луна-1’ стала первым искусственным спутником Солнечной системы. Это был первый аппарат, который, развив вторую космическую скорость, преодолел силы земного притяжения и вырвался на просторы космоса.

Станция ‘Луна-1’ была выведена в космическое пространство трехступенчатой ракетой-носителем ‘Восток’, созданной в рамках семейства ракет Р-7. Ракета вывела станцию на траекторию полета к Луне. Через 34 часа после старта ‘Луна-1’ прошла мимо спутника Земли. Связь со станцией непрерывно поддерживалась более 60 часов. За это время ‘Луна-1’ отдалилась от Земли на расстояние около 600 тыс км.                 

            Измерения, произведенные приборами этой станции, позволили ученым сделать два важных вывода. Во-первых, было установлено, что в окрестностях Луны существенное магнитное поле отсутствует. Во-вторых, в межпланетном пространстве были зарегистрированы потоки ионизированной плазмы – так называемый солнечный ветер.

 

Луна-2

            12 сентября 1959 года к Луне была отправлена очередная автоматическая станция. На этот раз расчеты ученых оказались верными, и ‘Луна-2’ попала практически в самый центр спутника Земли. "Луна-2" достигла лунной поверхности 14 сентября 1959 г. вблизи восточной границы Моря Дождей, в районе кратеров Архимед и Автолик, возле центрального меридиана (место посадки этой станции теперь называется Заливом Лунника). Её приборы показали, что Луна практически не имеет собственного магнитного поля.  Однако скорость при посадке на лунную поверхность была настолько велика, что от удара конструкция аппарата разрушилась. Тем не менее ‘Луна-2’ сумела доставить на поверхность спутника Земли вымпел с изображением Государственного герба Советского Союза. Кроме этого, запуск автоматической станции открыл начало лунным исследованиям. Установленная на ней аппаратура еще до удара о лунную поверхность успела произвести измерения. Подтвердилось, что у Луны отсутствует интенсивное магнитное поле и радиационный пояс.

 

Луна-3

            Старт следующей автоматической станции к Луне был осуществлен 4 октября 1959 года. На этот раз, по замыслу ученых, ‘Луна-3’ выполняла роль космического фотографа.

            Аппарат, облетев по очень вытянутой орбите вокруг Земли и Луны, сфотографировал обратную сторону Луны. Почти 40 минут длился сеанс космического фотографирования. На борту станции "Луна-3" находилась фототелевизионная аппаратура, впервые передавшая на Землю снимки части видимого и почти 2/3 невидимого полушария. На них было большое количество дефектов, но, несмотря на это, учёным удалось выявить множество деталей на обратной стороне Луны. Открытые "Луной-З" кратеры получили названия: Циолковский, Курчатов, Джордано Бруно, Жюль Берн и др.
            Советские автоматические межпланетные станции первого поколения "Луна-1, -2, -З" не использовали ни коррекцию курса на траектории Земля - Луна, ни торможение при подлёте. Они совершали полёт напрямую.

            После автоматической обработки снимков в установленной на станции фотолаборатории изображение лунной поверхности было передано при помощи радиопередающего устройства на Землю. Люди впервые увидели ‘спину’ спутника своей планеты.

Съемки обратной стороны Луны продолжила станция ‘Зонд-3’. На основании полученных снимков были составлены первая карта обоих полушарий Луны и первый лунный глобус.

Снимки показали, что обратная сторона нашего спутника по характеру рельефа совершенно не сходна с видимой. Она оказалась сплошь сильно гористой, усеянной бесчисленными кратерами самой разной величины – от 5 во 100 км и более. Четко выделяются почти прямолинейные цепочки протяженностью до 600 км и более, состоящие из нанизанных кратеров с диаметрами 10-30 км. ‘Морей’ несколько, они занимают 10% поверхности. На обратной стороне обнаружены особые образования, названные талассоидами, т.е. мореподобными. Талассоиды отличаются от ‘морей’ тем, что они не темные и их поверхность усеяна многочисленными кратерами.

            После удачного полета ‘Луны-3’ интерес к запускам автоматических станций пропал. Усилия ученых и конструкторов были переключены на разработку космических аппаратов, пилотируемых человеком. Появились новые программы ‘Восток’ и ‘Восход’, с помощью которых был установлен ряд космических рекордов. Прошло почти четыре года, прежде чем ученые вновь вернулись к исследованию лунной поверхности.

 

Луна-4, -5, -6, -7, -8

После 2 апреля 1963 года, когда была запущена автоматическая станция ‘Луна-4’, до очередного удачного старта прошло еще три года. За это время по программе ‘Луна’ было запущено еще пять автоматических станций. К сожалению, ни одна из них не прибавила человечеству знаний о Луне. Программы этих стартов обозначились в официальной хронике как отработка полета и мягкой посадки на Луну. На самом деле автоматы либо пролетали мимо Луны, либо разбивались о ее поверхность.

 

Луна-9

            31 января 1966 года к Луне отправилась девятая автоматическая станция. Это был очень удачный запуск. 3 февраля 1966 года ‘Луна-9’ не только достигла поверхности спутника Земли, но и совершила впервые мягкую посадку на лунную поверхность. Станция ‘Луна-9’ совершила мягкую посадку в восточной части Океана Бурь. В результате эксперимента было доказано, что поверхностный покров Луны достаточно прочен, чтобы выдержать нагрузку, возникающую при опускании космического аппарата, а затем удерживать его достаточно длительное время, необходимое для проведения исследовательских работ.

            Когда станция приблизилась к Луне на расстояние 8 тыс км, она была сориентирована так, что сопла ее тормозных двигателей смотрели в сторону поверхности Луны. Такое падение продолжалось целый час. Когда расстояние между станцией и Луной сократилось до 80 километров, включилась тормозная двигательная установка. Ее работа замедлила скорость падения станции и смягчила удар о поверхность.

            Посадочный аппарат станции ‘Луна-9’ был заключен в специальную эластичную оболочку. Во время торможения оболочка наполнилась газом и превратилась в тугой шар. Были приняты все меры для того, чтобы предохранить научную аппаратуру, находящуюся в посадочном аппарате, от ударов во время соприкосновения с лунной поверхностью.

            Смягчив удар о поверхность Луны, оболочка распалась на две половины и освободила посадочный аппарат. Обретя устойчивое положение на грунте, он приступил к выполнению лунной программы.

            Верхняя часть аппарата распалась, образовав четырехлепестковую антенну. После того, как дополнительно распрямились штыревые антенны, станция стала похожа на фантастический цветок, распустившийся на лунной поверхности.

            Установленные в верхней части посадочного аппарата телевизионные камеры начали круговую съемку лунного пейзажа. Телекамеры передали панорамы окружающего ландшафта с разрешением до нескольких миллиметров. Изображение передавалось на Землю и уже на следующий день заняло первые страницы газет всего мира.

На переданных на Землю панорамах лунной поверхности были видны мельчайшие детали поверхности в этой части Луны. По снимкам видно, что ‘Луна-9’ заметно не погрузилась в грунт. Видно, что не погрузились при падении, пролежали длительное время и не занесены пылью лунные камни. Значит, породы поверхностного слоя Луны достаточно прочны, глубокий слой пыли отсутствует. Бытовавшая до тех пор гипотеза о мощном пылевом покрове была отвергнута.

 

Луна-10

            В дальнейшем были созданы автоматические искусственные спутники Луны. Они продолжили исследования Луны и окололунного пространства. Научные приборы первого спутника – станции ‘Луна-10’ помогли определить содержание естественных элементов в лунных породах. На Луне были обнаружены породы, близкие по составу к широко распространенным на Земле базальтам.

 

Луна-11

            Второй искусственный спутник Луны – станция ‘Луна-11’, выведенная на орбиту 27 августа 1966 года, дополнила программу изучения длинноволнового космического радиоизлучения. Основные выводы, сделанные по результатам исследований на ‘Луне-10’, были подтверждены и расширены.

 

Луна-12

            Станция ‘Луна-12’ продолжила начатые исследования. Кроме того, перед ней стояла новая задача – сфотографировать остальные участки Моря Дождей с высот 100-340 км. Это было необходимо, чтобы детально изучить лунную поверхность в этом районе и картографировать ее.

            На выведенных на орбиту вокруг Луны в 1966 г. искусственных спутниках "Луна-10, -11, -12" были установлены приборы для исследования спектрального состава инфракрасного и гамма-излучения лунной поверхности, оборудование для регистрации метеорных частиц и др.

 

Луна-13

            Важный вклад в изучение Луны внесла автоматическая станция ‘Луна-13’. Она совершила мягкую посадку в Океане Бурь в конце декабря 1966 года, её выносные приборы исследовали свойства лунного грунта, а телевизионные камеры фотографировали окружающую местность. Впервые в мире были измерены плотность лунного грунта и его механические свойства. Данные с ‘Луны-13’ подтвердили вывод о прочности лунного грунта.

           

 

Луна-16

12 сентября 1970 года на Луну стартовала автоматическая станция ‘Луна-16’, совершившая 17 сентября мягкую посадку в районе Моря Изобилия. Станция взяла пробу грунта и успешно доставила его на Землю. Одновременно с разработкой этой станции была создана специальная лаборатория при Академии наук СССР, в которую должен был поступить лунный грунт для проведения ряда научных исследований.

На этот раз в космическое пространство станцию выводила ракета-носитель 8К-78, более мощная по сравнению с ракетой, запускавшей станции ‘Луна-9’ и ‘Луна-13’. На осуществление этого эксперимента ушло полтора года, за это время было произведено семь неудачных стартов.

Со станции ‘Луна-16’ на поверхность Луны опускалась посадочная ступень с четырьмя опорами для мягкой посадки на грунт. На ней были закреплены буровое устройство для отбора образца грунта и ракета ‘Луна-Земля’ для доставки этих образцов на Землю. Масса станции во время посадки на Луну составляла 1880 кг.

При отправке с Луны посадочная ступень служила стартовым столом для ракеты ‘Луна-Земля’. Бортовая аппаратура, управляющая перелетом и посадкой на Луну, была сосредоточена в герметичном приборном отсеке. В комплект аппаратуры автоматической станции ‘Луна-16’ входили приборы систем управления, стабилизации и ориентации, радиопередатчики и приемники, программно-временное устройство, управляющее работой всех систем и агрегатов станции.

На станции были установлены приборы, определяющие температуру и уровень радиации во время перелета за бортом корабля и на поверхности Луны. Снаружи приборного отсека крепились реактивные микродвигатели систем ориентации, топливные баки, оптические датчики системы ориентации и четыре штыревые приемно-передающие антенны.

В верхней части приборного отсека был закреплен возвращаемый аппарат. Он представлял собой металлический шар с теплозащитным покрытием  на внешней поверхности. Внутри шара в первом отсеке размещались химические батареи питания, радиопеленгационные передатчики для обнаружения возвращаемого аппарата на Земле и устройство, вводящее при посадке парашютную систему в действие.

Во втором отсеке шара находились парашют, антенны пеленгационных передатчиков и наполненные газом баллоны, обеспечивающие необходимое положение аппарата после посадки на Землю.

Третьим отсеком являлся цилиндрический контейнер для образцов лунного грунта. С одной стороны он имел приемное отверстие, герметически закрываемое после помещения в него лунной породы.

Для станции ‘Луна-16’ было создано принципиально новое грунтозаборное устройство. Оно должно было обеспечить бурение грунта различной плотности в вакууме. Бурильное устройство состояло из выносной поворотной штанги, на конце которой закреплялся буровой станок, имеющий отделяемый буровой снаряд. Штанга позволяла опустить буровой станок на поверхность Луны и вернуть его в положение, необходимое для помещения бурового снаряда с пробой грунта в спускаемый аппарат ракеты ‘Луна-Земля’.

После того как буровое устройство углубилось в лунный грунт на 35 см, автоматическая рука подняла бур. Внутри трубки остался столбик грунта. Он был вложен в грунтовый отсек возвращаемого аппарата и загерметизирован. Масса лунной породы, взятой специальным грунтозаборным устройством составляла 105 граммов.

По команде с Земли сработала ракета ‘Луна-Земля’, и возвращаемый аппарат отправился в обратную дорогу. 21 сентября космическая ракета с этим аппаратом стартовала с Луны. Впервые в истории космонавтики автомат стартовал с другого небесного тела Солнечной системы и вернулся на Землю.За несколько часов до прибытия на Землю он отделился от ракеты и дальнейший полет продолжал самостоятельно.

Ученые внимательно наблюдали за возвращением космического аппарата. Едва над ним раскрылся парашют и заработал передатчик, сообщивший координаты полета, к месту посадки устремились вертолеты поисковой команды. 24 сентября 1970 года возвращаемый аппарат благополучно приземлился в казахстанской степи.

            Что можно сказать о результатах предварительного изучения лунного грунта? Лунный грунт – разнозернистый порошок, который легко слипается в отдельные рыхлые комки. Эта особенность существенно отличает его от земной пыли: он скорее напоминает песок или комковатую структуру земных почв.

            Цвет лунного грунта темно-серый или черноватый. Правда, оценку цвета лунного грунта затрудняют его своеобразные отражающие и рассеивающие свойства. В зависимости от того, под каким углом зрения мы смотрим на лунный грунт, у него возникают то зеленоватые, то красно-бурые оттенки.

            Обнаружены в лунном грунте застывшие капли-шарики – и прозрачные, и мутноватые. Интересно, что у лунного вещества оказалась чрезвычайно низкая теплопроводность: даже самые хорошие теплоизоляционные материалы нп Земле передают тепло все-таки лучше, чем лунный грунт.

            При изучении состава пород, доставленных из Моря Изобилия, оказалось, что лунный грунт содержит около 70 химических элементов и изотопов: кремний, титан, алюминий, железо, магний, торий, уран, цирконий и др. Изучение лунного грунта позволило ученым сделать некоторые выводы о типе лунных пород и об их происхождении. Что касается возраста образцов лунных пород, доставленных на Землю, то их анализ дал различные оценки – от 3 до 4,6 млрд. лет, т.е. Луна и Земля образовались примерно в одно и то же время.

            Кристаллические породы поверхности лунных ‘морей’ базальтового типа, но содержание в них химических элементов несколько иное, чем у земных базальтов. По-видимому, лунные ‘моря’ являются равнинами, затопленными когда-то вулканической лавой. Ученые полагают, что образование различных типов пород на Земле и Луне (и, вероятно, на других планетах земной группы) шло сходными путями, хотя и достигало разных этапов эволюции. Вещество этих лавовых морей подверглось своеобразным эрозийным процессам. На Земле горные породы разрушаются под влиянием главным образом воды, углекислоты, организмов. На Луне породы разрушают солнечный ветер, удары метеоритов, значительные колебания температуры, космический вакуум.

 

Луна-17

10 ноября 1970 года с Земли стартовала автоматическая станция ‘Луна-17’. 17 ноября 1970 года советская автоматическая станция ‘Луна-17’ впервые доставила на лунную поверхность передвижную лунную лабораторию. Первая в мире передвижная лунная лаборатория ‘Луноход-1’ была оснащена комплексом новейшей научной аппаратуры.

            ‘Луноход-1’ передвигался на восьми колесах без шин. Скорость предполагалась небольшая. Каждое колесо вращалось собственным электродвигателем и имело тормоз. Таким способом удалось добиться высокой маневренности аппарата. Колеса ‘Лунохода-1’ несли на себе контейнер в форме усеченного конуса – приборный отсек. Учитывая необходимость работы аппарата в условиях полного вакуума, конструкторы сделали приборный отсек герметичным. Для того чтобы аппаратура не вышла из строя при резкой смене лунной температуры от +130˚С до –170˚С, пришлось разработать сложную систему терморегулирования. Специальная оболочка защищала приборы от повышенного воздействия радиации.

            На внутренней стороне крышки приборного отсека были размещены элементы солнечных батарей, вырабатывающих электроэнергию для движения и работы приборов. Автоматическое управление крышкой позволяло открывать ее на любой угол и тем самым регулировать силу вырабатываемого тока. Для сохранения работоспособности во время лунной ночи передвижная лаборатория была оснащена аккумуляторными батареями.

            ‘Глазами’ передвижной автоматической станции являлись телекамеры. Фиксируя каждый сантиметр лунной поверхности, они передавали изображение экипажу управления ‘Луноходом-1’.

            Экипаж управления состоял из 11 человек, разбитых на две команды, по пять человек в каждой. Один человек выполнял роль резервного специалиста. Каждая команда состояла из командира, водителя, штурмана-навигатора, борт-инженера и оператора остронаправленной антенны.

            Работа экипажа осложнялась тем обстоятельством, что между пультом управления и аппаратом было расстояние в сотни тысяч километров. За то время, пока управляющий радиосигнал пролетал это расстояние, аппарат мог продвинуться на несколько метров и попасть в непредвиденную ситуацию.

            Из-за зависимости от электроэнергии, вырабатываемой солнечными батареями, ‘Луноход-1’ мог двигаться только днем. Несмотря на то, что лунный день длится 13,66 земных суток, на работу оставалось совсем немного времени. Вначале двое земных суток ‘Луноход-1’ подзаряжал бортовые аккумуляторы, истощенные продолжительной ночью. Во время середины лунного дня он снова становился неработоспособным. Солнце стоит слишком высоко, теней практически нет, на телеэкране пульта управления сплошное светлое пятно. Снова следовал перерыв в работе на трое суток. А за двое суток до конца лунного дня уже пора было готовиться к ночи – заряжать аккумуляторные батареи.

            Но и оставшееся время нельзя было использовать полностью. Длительность ежедневных сеансов связи составляла в среднем 4-6 часов – Луна должна была подняться над земным горизонтом на определенный угол. За это время нужно было успеть проехать какое-то расстояние, не забывая при этом и о научных исследованиях. А ведь ехать приходилось по полностью неизвестной местности. В то время подробных карт района посадки лунохода у советских ученых еще не было.

            На передвижную станцию было возложено много обязанностей. Установленный на его корпусе прибор для определения физико-химических свойств грунта регулярно производил замеры прочности и плотности лунных пород. Специальная пластина этого прибора облучала участки грунта и распознавала химические элементы, из которых он состоял.

            Кроме того, на ‘Луноходе-1’ был установлен лазерный уголковый отражатель, с помощью которого удалось уточнить расстояние от Земли до Луны. Учитывая время, необходимое для того, чтобы луч света мог пройти пройти расстояние от Земли до Луны и обратно, ученые с большой точностью рассчитали расстояние между этими космическими телами. Передвижная лунная лаборатория проделала путь длиной 10,5 км и передала на Землю множество снимков, произвела большое количество всевозможных измерений и экспериментов. Осуществленная ею лунная экспедиция длилась почти целый год, работу станция завершила 4 октября 1971 года. За этот период ученые получили много новых сведений о Луне, а конструкторы накопили богатый опыт эксплуатации инопланетного транспорта.

За эти десять с половиной месяцев на поверхности Луны в условиях космического вакуума, радиации, значительных перепадов температуры и сложного рельефа местности по трассе движения все системы и научные приборы передвижной лаборатории функционировали нормально. Как основная, так и дополнительная программа научных исследований Луны, а также программа инженерно-конструкторских испытаний были выполнены.

            ‘Луноход-1’ прошел расстояние 10540 метров. Была обследована поверхность на площади 80000 м²; телевизионные системы аппарата передали на Землю более 200 панорам и свыше 20000 снимков лунной поверхности. Более чем в 500 точках по трассе движения ‘Лунохода-1’ изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта. В 25 точках проведен анализ химического состава. Планомерно измерялось космическое рентгеновское излучение и исследовалась радиационная обстановка на Луне.

            С помощью ‘Лунохода-1’ ученые изучали характер и особенности поверхности типичного лунного ‘моря’ – Моря Дождей. Анализ комплексной информации показывает, что по общей морфологии, характеру рыхлого поверхностного слоя и распространенности кратеров и камней обследованный район близок к прежде изученным ‘морским’ районам экваториальной зоны Луны. Это указывает на общность закономерностей формирования и эволюции поверхностей на значительном пространстве лунных ‘морей’. Изучение относительной распространенности и характера кратеров показало, что количество свежих каменистых кратеров с четкими формами рельефа незначительно. Похоже, что процесс образования кратеров на поверхности Луны сильно растянут во времени и с возрастом контуры кратеров становятся сглаженнее, смягченнее. Происхождение большинства таких кратеров ударно-взрывное. Поля камней, обнаруженные ‘Луноходом-1’ на пути движения, в основном связаны с выбросами из кратеров. Сравнение формы камней в зоне выбросов показывает, что со временем они округляются и сглаживаются.

            Результаты анализа химического состава пород показали, что горные породы в районе исследований по составу близки к базальтам. Эти данные подтверждают гипотезу интенсивного развития базальтового вулканизма на Луне в ранние этапы ее существования. Базальты широко распространены и на Луне, и на Земле. Это свидетельствует о том, что на всех планетах земного типа процесс выплавления базальтовой магмы проходил одинаково.

 

Луна-20

            Сложная техническая задача была решена в ходе полета станции ‘Луна-20’ в феврале 1972 года. Станция совершила мягкую посадку в труднодоступном горном районе между Морем Изобилия и Морем Кризисов, забрала грунт и доставила его на Землю. Образцы грунта с ‘Луны-20’ представляют собой мелкозернистый порошок с примесью более крупных частиц, в основном полевого шпата и пород типа анортозитов; их содержание в грунте, доставленном ‘Луной-16’, не превышало 1-2%. В то же время базальтовых пород в новом грунте значительно меньше. Грунт с ‘Луны-20’ серый, местами светло-серый, т.е. значительно светлее грунта с ‘Луны-16’. В нем несравненно меньше оплавленных частиц и стеклянных шариков. Он резко отличается от грунта с ‘Луны-16’ и по своему химическому составу, а именно содержит значительно больше алюминия и кальция, обеднен железом и титаном.

 

Луна-21

            8 января 1973 года к Луне отправилась автоматическая станция ‘Луна-21’ со второй передвижной лабораторией на борту. ‘Луноход-2’ существенно отличался от своего предшественника. Он стал лучше ‘видеть’. Для этого конструкторы увеличили площадь обзора, подняв одну из телевизионных камер повыше. Кадры на экране водителя стали сменяться чаще, это сделало движение более нагляднее. Теперь создалось такое ощущение, что водителя и дорогу, лежащую перед ним, разделяют не 400 тысяч километров, а лишь стекло экрана. Это позволило ‘Луноходу-2’ не только исследовать лунную равнину, но и подобраться к лунным горам. Вторая передвижная автоматическая лаборатория была оснащена более современными приборами, чем приборы на первой станции. Они позволили произвести измерения освещенности лунного неба и более точно зафиксировать намагниченность отдельных участков лунной поверхности.

            Второй самоходный аппарат "Луноход-2", доставленный станцией "Луна-21" в январе 1973 г., продолжил исследования в довольно сложном районе Луны, являющемся переходным от моря к материку. С помощью бортовой телевизионной аппаратуры на Землю были переданы многочисленные панорамы и снимки окружающей местности, данные о свойствах грунта и его химическом составе. Всего было пройдено 37 км.

‘Луноход-2’ проработал пять месяцев. Приборы сохранили работоспособность, но сам аппарат попал в аварию. Это произошло при движении в очень сложных условиях внутри одного из кратеров. Двигаясь задним ходом, ‘Луноход-2’ задел открытой крышкой за стенку кратера. Лунная пыль, попавшая на солнечную батарею, снизила вырабатываемый ею ток и лишила аппарат возможности перемещаться. В результате ‘Луноход-2’ так и остался в этом кратере. Все попытки спасти аппарат закончились ничем. 3 июня 1973 года было передано сообщение ТАСС о завершении работ с луноходом. Однако и он смог превысить отпущенные ему ресурсом три месяца работы.

 

Луна-22

            В 1974 г. аппарат "Луна-22" выполнял изучение рельефа и гравитационного поля с орбиты искусственного спутника Луны.

 

Луна-23

            В 1974 году "Луне-23" удалось совершить посадку в районе Моря Кризисов.

 

Луна-24

            Исследования Луны советскими автоматическими станциями были завершены космическим аппаратом "Луна-24", выполнившим автоматическое бурение лунного грунта в Море Кризисов на глубину 2 м и доставившим на Землю 22 августа 1976 г. 170 г лунной породы.

 

Рейнджер-3

            В год исторической речи Джона Кеннеди у американцев было очень мало сведений о лунной поверхности, более того, их космические корабли еще ни разу не выходили на околоземную орбиту. Америка поставила перед собой серьезную задачу, требующую в течение девяти лет не только создать технику для полета человека на Луну и подготовить к космическим полетам астронавтов, но и провести полное исследование лунной поверхности. Сможет ли космическая экспедиция совершить безопасную посадку на Луну, произвести там исследовательские работы, а затем вновь взлететь и вернуться на Землю? Ответить на эти и другие вопросы можно было, анализируя информацию, полученную при помощи автоматических зондов.

            Зонды серии ‘Рейнджер’ стали первыми автоматами, предназначенными для сбора информации о лунной поверхности. Перед ними ставились две задачи. Во-первых, требовалось научиться попадать в Луну и отрабатывать программу спуска на лунную поверхность. Во-вторых, надо было произвести фотосъемку лунной поверхности и выбрать места для будущих посадок аилотируемых космических аппаратов.

            В период с 1961 по 1965 год было запущено девять зондов серии ‘Рейнджер’. Первые два из них к полетам на Луну никакого отношения не имели. Это были запуски аппаратов на околоземную орбиту с целью отработки взаимодействия ракеты-носителя и космического аппарата, а так же с целью испытания конструкции зонда в полете.

            26 января 1962 года была сделана первая попытка отправить зонд серии ‘Рейнджер’ на Луну. Она была не совсем удачной. Космический аппарат ‘Рейнджер-3’ разогнался настолько, что, проскочив мимо Луны, исчез в космическом пространстве.

 

Рейнджер-4

            Следующий старт зонда ‘Рейнджер-4’ был осуществлен 23 апреля 1962 года. Теперь космический корабль попал на лунную поверхность, но это произошло с такой большой скоростью, что зонд был полностью разрушен.

 

Рейнджер-5

            Запуск корабля ‘Рейнджер-5’, осуществленный 18 октября 1962 года вновь оказался безуспешным.

 

Рейнджер-6

            Больше года понадобилось американским ученым и конструкторам для отработки повышения надежности космических аппаратов, отправляемых на Луну. Следующий старт зонда ‘Рейнджер’ состоялся 30 января 1964 года.

            На этот раз полет прошел очень удачно. Космический аппарат ‘Рейнджер-6’ попал на Луну. Однако в полете произошел сбой в работе научной аппаратуры, установленной на зонде. Никаких сведений о Луне ‘Рейнджер-6’ передать не смог.

 

Рейнджер-7

            28 июля 1964 года произошел старт зонда ‘Рейнджер-7’. Это был первый полностью удавшийся полет. Космический корабль не только попал в Луну, но и успел при этом сделать большое количество фотоснимков ее поверхности.

 

Рейнджер-8, -9

            Следующие два старта зондов ‘Рейнджер-8’ (17 февраля 1965 года) и ‘Рейнджер-9’ (21 марта 1965 года) также были удачными.

            Американские космические аппараты "Рейнджер-7, -8, -9" в 1964 и 1965 гг выполнили в процессе падения на Луну крупномасштабное фотографирование отдельных участков поверхности видимого полушария      . На Землю было передано более 17 тысяч фотографий лунной поверхности. Их изучение позволило ученым выбрать места для высадки будущих лунных экспедиций.

Телевизионные камеры, установленные на ‘Рейнджере’, были нацелены вперед. Они срабатывали в те минуты, когда зонд подлетал к Луне. Зафиксированное изображение сразу же передавалось по радиосвязи на Землю. Снимки шли один за другим. На каждом последующем снимке лунная поверхность оказывалась снятой с более близкого расстояния, чем на предыдущем. На самом последнем снимке, снятом с расстояния в несколько километров, можно рассмотреть детали лунной поверхности размером меньше метра. Через секунду после этого аппарат ‘Рейнджер’ разбился о лунную поверхность. Ради этих бесценных для науки снимков зондом приходилось жертвовать.

 

Сервейер-1

            На снимках, полученных в результате полетов зондов серии ‘Рейнджер’, можно было рассмотреть некоторые детали лунной поверхности. Но все же для того, чтобы иметь достоверную информацию, фотографий, сделанных с расстояния в несколько километров, оказалось недостаточно. Во что бы то ни стало нужно было доставить на поверхность Луны телекамеру. С этой целью в 1966 году американцы приступили к выполнению следующего пункта лунной программы – проекту, получившему название ‘Сервейер’ (‘Наблюдатель’).

            Зонды серии ‘Сервейер’ были предназначены для исследования поверхности Луны. В отличии от аппаратов серии ‘Рейнджер’ эти зонды должны были не только попасть на Луну, но и совершить мягкую посадку на ее поверхность.

            Масса ‘Сервейера’ равнялась одной тонне, аппарат, предназначенный для посадки на Луну, имел массу всего 285 кг. За два года в космическое пространство было запущено семь кораблей этой серии.

            Первый же зонд, запущенный 30 мая 1966 года по программе ‘Сервейер’, совершил мягкую посадку на лунную поверхность. Все, что окружало зонд в пределах видимости, он фотографировал и в течение шести недель передавал на Землю снимки поверхности.

 

Сервейер-2

            Старт ‘Сервейера-2’, осуществленного 20 сентября 1966 года был произведен неудачно.

 

Сервейер-3

            17 апреля 1967 года к Луне отправился третий зонд серии. Он был оборудован не только съемочной аппаратурой, но и устройствами, позволяющими произвести простейшие исследования лунного грунта. Впервые многовековой покой Луны был потревожен вмешательством машины, созданной человеком. ‘Сервейер-3’ установленным на нем миниатюрным ковшом, напоминающим ковш экскаватора, принялся рыть яму в лунном грунте. После этого комки извлеченного грунта с определенным усилием разбивались на части. Эксперимент дал возможность ученым сделать заключение о физических свойствах лунной поверхности.

            Сохранившийся зонд ‘Сервейер-3’ на поверхности Луны обнаружили астронавты во время экспедиции ‘Аполлона-12’. В память об этой находке астронавт Чарльз Конрад снял с зонда телекамеру.

 

Сервейер-4

Старт ‘Сервейера-4’, состоявшийся 14 июля 1967 года, вновь оказался неудачным.

 

Сервейер-5, -6, -7

            Запуски трех следующих зондов – ‘Сервейера-5’ (8 сентября 1967 года), ‘Сервейера-6’ (7 ноября 1967 года) и ‘Сервейера-7’ (7 января 1968 года) – оказались полностью успешными. Они продолжили изучение состава лунного грунта и определили, достаточно ли поверхность Луны тверда для посадки космических кораблей с людьми на борту для лунных экспедиций. Кроме этого, были сделаны химические анализы грунта и произведено большое количество съемок поверхности Луны.

            Американские космические аппараты "Сервейер-3,-5,-6,-7" (1967-1968 гг.) осуществили мягкие посадки в различных районах Луны и исследовали лунную поверхность, чтобы выбрать места посадок космических кораблей серии "Аполлон".

 

Лунар орбитер -1, -2, -3

            Помимо анализа снимков, сделанных зондами серии ‘Сервейер’, продолжалось изучение Луны и космоса. С этой целью была создана новая серия лунных зондов, получившая название ‘Лунар Орбитер’.

            В период с 1966 по 1967 год было запущено пять аппаратов этой серии. Все они были успешными, и запущенные зонды стали спутниками Луны.

            Первые три зонда – ‘Лунар Орбитер-1’ (10 августа 1966 года), ‘Лунар Орбитер-2’ (6 ноября 1966 года) и ‘Лунар Орбитер-3’ (5 февраля 1967 года) – занимались поиском места для посадки лунной экспедиции.

 

Лунар орбитер -4, -5

            Орбиты зондов ‘Лунар Орбитер-4’ (4 мая 1967 года) и ‘Лунар Орбитер-5’ (1 августа 1967 года) проходили над лунными полюсами. Это дало возможность получить снимки всей лунной поверхности и составить первую лунную карту.

            Пять американских искусственных спутников "Лунар орбитер" в 1966-1967 гг. фотографировали Луну и изучали её гравитационное поле. Детальная съёмка поверхности в районе лунного экватора, выполненная этими спутниками, также нужна была для отбора будущих мест посадок космических кораблей с астронавтами.

 

Аполлон-1, -2, -3, -4, -5, -6

            С середины 60-х годов XX века США сконцентрировали усилия на выполнении программы, ставившей целью отправление человека на Луну. Она получила название ‘Аполлон’ и стала одной из самых глобальных американских космических программ.

            Шесть кораблей серии ‘Аполлон’, совершившие полеты с 1967 по 1968 год,  были беспилотными. Ученые и конструкторы решили еще раз убедиться в надежности созданного ими космического корабля.

 

Аполлон-7

            Первый пилотируемый полет состоялся 11 октября 1968 года. Экипаж космического корабля ‘Аполлон-7’ состоял из трех астронавтов – Уолтера Ширра (командира), Дона Эйзела (пилота модуля управления) и Уолтера Каннингема (пилота лунного модуля). На околоземную орбиту корабль был выведен ракетой-носителем ‘Сатурн-1В’.

            Основные задачи экипажа ‘Аполлона-7’ состояли в опробовании оборудования модуля управления и технического модуля, средств жизнеобеспечения экипажа, демонстрации возможностей модуля управления по сближению с мишенью и стыковке.

            В ходе полета основное внимание уделялось надежности работы главного двигателя технического модуля. В случае сбоя в его работе экипаж корабля, совершившего посадку на Луне, никогда не смог бы вернуться на Землю. Это была единственная операция, в которой экипаж не мог бы переключиться на дополнительную или резервную систему. На ‘Аполлоне-7’ было произведено восемь успешных включений главного двигателя.

            Полет космического корабля осуществлялся в течение 11 дней, что почти в два раза превышало планируемую продолжительность экспедиции на Луну и обратно. Во время экспедиции ‘Аполлона-7’ была прведена первая прямая телевизионная трансляция с борта корабля. После выполнения всех пунктов программы экипаж удачно приводнился в океане в двух километрах от расчетной точки.

 

Аполлон-8

            21 декабря 1968 года со стартового комплекса Космического центра имени Кеннеди в космос отправился корабль ‘Аполлон-8’. Его экипаж состоял из трех астронавтов – Фрэнка Бориана (командира), Джеймса Ловелла (пилота модуля управления) и Уильяма Андерса (пилота лунного модуля).

            В программу были включены испытания различных систем корабля в ходе первого пилотируемого полета ‘Аполлона’ к Луне, проверка систем выведения на лунную траекторию, навигации, связи и коррекции курса. Кроме этого, планировалось отработать приемы маневрирования на лунной орбите и произвести фотографирование с высоким качеством различных участков земной и лунной поверхностей, представляющей научный интерес.

            Корабль находился на лунной орбите 20 часов и совершил за это время 10 витков вокруг Луны. Полет космического корабля ‘Аполлон-8’ стал первым пилотируемым полетом к спутнику планеты Земля, а астронавты его экипажа стали первыми людьми, облетевшими вокруг Луны.

            После выполнения программы экипаж запустил главный двигатель технического модуля в тот момент, когда корабль находился над темной стороной Луны и связь с Землей отсутствовала. Специалистам Космического центра пришлось некоторое время поволноваться, прежде чем они узнали, что ‘Аполлон-8’ благополучно движется к Земле.

 

Аполлон-9

            На экипаж корабля ‘Аполлон-9’ была возложена задача осуществить первые пилотируемые испытания лунного модуля, включая действия по сближению и стыковке.

            3 марта 1969 года стартовал корабль ‘Аполлон-9’. Его экипаж, состоящий из астронавтов Джеймса Макдивитта (командира), Дэвида Скотта (пилота модуля управления) и Рассела Швейкарта (пилота лунного модуля), после вывода корабля на околоземную орбиту произвел успешную стыковку с лунным модулем.

            Миссия ‘Аполлона-9’ стала первым пилотируемым околоземным полетом в полной лунной конфигурации. Рассел Швейкарт впервые в рамках программы ‘Аполлон’ совершил выход в открытый космос и провел там 37 минут.

            Задание было успешно выполнено. 13 марта 1969 года модуль управления с астронавтами на борту приземлился с отклонением от расчетной точкина 5 километров.

 

Аполлон-10

            18 мая 1969 года в космическое пространство был запущен ‘Аполлон-10’. В ходе полета экипаж корабля, состоящий из астронавтов Юджина Сернана (командира), Джона Янга (пилота модуля управления) и Томаса Стаффорда (пилота лунного модуля), должен был провести окончательные испытания лунного модуля на орбите Луны и отработать механизм его взаимодействия с модулем управления.

            Миссия ‘Аполлона-10’ должна была стать генеральной репетицией перед высадкой человека на Луну. Теоретически экипаж корабля должен был выполнить все связанные с этим операции, кроме самой посадки на поверхность Луны.

            За время, проведенное около Луны (62 часа), корабль совершил 31 виток. Астронавты провели первую прямую цветную телетрансляцию с лунной орбиты.

            Во время пилотируемого полета лунный модуль совершил четыре витка по орбите и снижался на расстояние 15 км до поверхности Луны.

            Не обошлось здесь и без неприятностей. В ходе автономного полета возникла опасная ситуация, когда на несколько секунд модуль потерял ориентацию и начал бесконтрольное вращение. Астронавты, находившиеся на борту лунного модуля, с трудом стабилизировали его положение и состыковались с модулем  управления.

            26 мая 1969 года аппарат ‘Аполлон-10’ успешно вернулся на Землю.

 

Аполлон-11

            Старт космического корабля ‘Аполлон-11’ состоялся 16 июля 1969 года. Честь совершить первую в истории человечества прогулку по Луне выпала экипажу, состоявшему из Нила Армстронга (командира), Эдвина Олдрина (пилота лунного модуля) и Майкла Коллинза (пилота модуля управления). Основной задачей экипажа после выхода корабля на околоземную орбиту была стыковка с лунным модулем, размещенным в третьей ступени ракеты-носителя. Поскольку при этом существовала вероятность столкновения и разгерметизации модуля управления, астронавты оставались в скафандрах. Освобождение лунного модуля и стыковка с ним прошли успешно и через 14 часов после старта экипаж отправился спать.

            Второй и третий дни полета были посвящены выполнению текущих мероприятий, связанных с нахождением в космическом пространстве, коррекцией курса и телевизионными репортажами на Землю. На четвертые сутки полета корабль вышел на лунную орбиту, и экипаж стал готовиться к посадке. Подготовка лунного модуля заняла около трех часов, после чего Нил Армстронг и Эдвин Олдрин тщательно проверили все оборудование, а также снаряжение и легли спать, чтобы утром перейти в модуль и отправиться на лунную поверхность.

            Режим мягкой посадки состоял из двух этапов. Во время первого этапа лунный модуль, уменьшая скорость падения за счет включения тормозного двигателя, снижался на высоту до 15 км. Затем при помощи того же двигателя, управляемого бортовым компьютером, он производил снижение до высоты нескольких метров в заданной точке лунной поверхности.

            Первое включение тормозного двигателя лунного модуля было произведено на высоте 70 км. Астронавты контролировали его работу при помощи основного и резервного компьютеров. На высоте в 20 км сработала сигнализация, предупреждающая о неполадках в программе мягкой посадки. Это была первая и, к счастью, последняя серьезная проблема, возникшая во время полета ‘Аполлона-11’, которая могла бы заставить экипаж прервать посадку. Эдвин Олдрин, хорошо зная устройство бортового компьютера, вскоре нашел причину сбоя, и астронавты приняли решение продолжать посадку.

            Еще через 10 км вновь поступило сообщение о нарушении программы посадки. На этот раз космонавты обратились за консультацией в Центр управления полетом. После анализа ситуации специалисты Центра подтвердили возможность продолжения выполнения миссии.

            Местом прилунения было выбрано Море Спокойствия. На заключительной стадии снижения астронавты обнаружили, что на предполагаемом месте посадки находится кратер размером с футбольное поле с большим количеством камней, поэтому экипаж перешел на ручное управление и увел лунный модуль в сторону. Пилотирование осуществлялось практически вслепую – поднятая реактивными двигателями лунная пыль затруднила определение высоты и скорости относительно поверхности. На ручное маневрирование был израсходован почти весь резервный запас топлива посадочной ступени.