Физика для всех: Подари мне лунный камень, подари мне лунный свет...

Вторая половина шестидесятых годов ХХ века - время, когда две сверхдержавы - СССР и США боролись друг с другом за возможность первыми ступить на поверхность Луны. В итоге в лунной гонке победили американцы. Ими было осуществлено 6 успешных экспедиций с высадкой астронавтов на Луну. К тому времени СССР уже был почти готов осуществить свой пилотируемый полёт на Луну, но Америка всё же стала первой.

Астронавт Нил Армстронг на Луне. 21 июля 1969 года

Пилотируемый полёт на Луну советских космонавтов утратил своё политическое значение и был отменён. Причина отставания СССР в лунной гонке заключается в том, что советские инженеры не успели в требуемые сроки сконструировать ракету необходимой мощности. Однако, отмена пилотируемого полёта не отменяла программы исследования Луны в целом. И тут, советские инженеры доказали, что они способны осуществлять проекты по своему значению мало чем уступающие пилотируемой экспедиции. Первый такой проект - отправка самоходного исследовательского аппарата на поверхность Луны. Второй - автоматическая доставка на Землю лунного грунта для исследования его в земных лабораториях.

Для осуществления любого из этих проектов: как автоматической доставки лунного грунта, так и доставки на Луну космонавтов, или автоматического лунохода, необходимо научиться совершать мягкую посадку на Луну. И тут приоритет бесспорно принадлежит советским учёным. 3 февраля 1966 года автоматическая станция Луна-9 прилунилась в Океане Бурь, западнее кратеров Рейнер и Мариус, став первым рукотворным объектом, совершившим мягкую посадку на поверхность нашего естественного спутника. Были получены первые фотоснимки с поверхности Луны. Немногие знают, что этот успех пришёл лишь спустя несколько лет упорной работы и лишь на 12-м запуске. Несколько раз ракета взрывалась прямо на старте, несколько раз аппарат разбивался о лунные камни. Такова она, цена побед в космосе.

Фрагмент панорамы лунной поверхности, переданной АМС Луна-9.

Спускаемый аппарат АМС Луна-9. На вершине шара - панорамная камера.

Но, тогда это были первые шаги, и опыт полученный при этом становиться только ценнее.

С этим полётом связан один любопытный случай. Когда конструировали этот аппарат ещё не было достоверно известно, что из себя представляет лунная поверхность. Бытовало два мнения: одни учёные считали, что поверхность Луны - каменистая и твёрдая, другие - что она покрыта многометровым слоем пыли. В зависимости от этого необходимо было выбирать конструкцию посадочного устройства. Среди конструкторов шёл спор, какой теории строения Луны придерживаться, ведь невозможно было сконструировать аппарат, рассчитанный на оба варианта строения лунной поверхности. Ответственность за вероятный провал миссии никто на себя брать не хотел. Спор решил лично Сергей Павлович Королёв, лично подписавшийся под словами "Луна твёрдая".

Сергей Павлович Королёв

К сожалению, Королёв не дожил до триумфа советской автоматической станции - он умер 14 января 1966 года. Незадолго до своей смерти, Сергей Павлович передал все работы по автоматическим межпланетным станциям в конструкторское бюро имени С. А. Лавочкина. В войну и в первые послевоенные годы оно занималось конструированием истребителей, а с началом космической эры - перепрофилировалось на новую тематику. Главным конструктором этого КБ был Георгий Николаевич Бабакин. Именно в КБ имени Лавочкина (ныне - НПО им. С. А. Лавочкина) были сконструированы советские Луноходы, станции для автоматической доставки лунного грунта и многие другие межпланетные аппараты.

Георгий Николаевич Бабакин

Идея отправить на Луну самоходный исследовательский аппарат появилась в середине 60-х годов. Параллельно с Луноходом разрабатывалась и станция для автоматической доставки лунного грунта. Оба проекта объединяла посадочная ступень, предназначенная для мягкой посадки на Луну.

Специально для Лунохода в ВНИИтрансмаш (где до этого конструировались ходовые части танков) под руководством Александра Леоновича Кемурджиана было разработано восьмиколёсное шасси высокой проходимости. На это шасси помещался герметичный приборный контейнер.

Александр Леонович Кемурджиан

Эскизный проект Лунохода был утверждён весной 1966 года, а к концу 1967 уже была готова вся конструкторская документация.

Первый советский Луноход представлял собой 8-колёсный аппарат со следующими характеристиками:

масса: 756 кг;
длина с открытой солнечной батареей: 4,42 м;
ширина: 2,15 м;
высота: 1,92 м:
диаметр колёс: 510 мм;
ширина колеса: 200 мм;
колёсная база:1700 мм;
ширина колеи: 1600 мм;
скорость: 4 км/ч.

Герметичный контейнер в форме перевёрнутого усечённого конуса служил для размещения научной аппаратуры, бортовых систем, защиты их от воздействия внешней среды, а так же - для крепления элементов ходовой части.

Ходовая часть включала в себя восьмиколёсное шасси с индивидуальной эластичной подвеской, а так же - индивидуальным электрическим приводом всех колёс и тормозной системой.

Шасси Лунохода на испытаниях

Управление Луноходом осуществлялось с Земли сменными экипажами. Центр управления располагался в посёлке Школьный в Крыму. В состав экипажа Лунохода входили:

командир;
водитель;
оператор остронаправленной антенны;
штурман;
бортинженер;
резервный водитель.

В состав команды управления первым Луноходом входили:

командиры — Николай Еременко, Игорь Федоров;
водители — Габдухай Латыпов, Вячеслав Довгань;
штурманы — Константин Давидовский, Викентий Самаль;
бортинженеры — Леонид Мосензов, Альберт Кожевников;
операторы остронаправленной антенны — Валерий Сапранов, Николай Козлитин;
резервный водитель и оператор — Василий Чубукин.

Операторы "Лунохода-1" за работой

Сложность в управлении аппаратом составляло запаздывание сигнала на пути от Луны к Земле и обратно - около 2 секунд. Частота смены кадров с бортовой камеры Лунохода составляла 1 кадр в 5 секунд, порой она снижалась до 1 кадра в 20 секунд.

Макет "Лунохода-1"

Первый запуск Лунохода осуществился 19 февраля 1969 года и закончился катастрофой. При старте разрушился головной обтекатель ракеты "Протон".

Следующая попытка запустить Луноход увенчалась успехом. Станция "Луна-17" с самоходным аппаратом "Луноход-1" на борту была отправлена к Луне ракетой "Протон" 10 ноября 1970 года. 17 ноября станция мягко прилунилась в Море Дождей, и Луноход съехал с посадочной платформы на Лунный грунт. Началось путешествие, продлившееся 10 месяцев, до 14 сентября 1971 года, когда был произведён последний успешный сеанс связи с аппаратом.

Посадка "Лунохода-1" на Луну

"Луноход-1" на посадочной платформе
с раскрытыми трапами (макет)

Фото посадочной платформы,
переданное "Луноходом-1"

В общей сложности, "Луноход-1" прошёл по поверхности Луны 10 540 метров, отработал в 3 раза больше первоначально рассчитанного ресурса. Была обследована лунная поверхность площадью почти 80 000 кв. м, передано на землю 211 лунных панорам и почти 25 000 фотографий. В 25 точках проведён химический анализ грунта.

Так же, на аппарате был установлен французский лазерный уголковый отражатель, при помощи которого неоднократно проводились эксперименты по точному определению расстояния от Земли до Луны.

Фотографии поверхности Луны, переданные "Луноходом-1"

8 марта 1971 года в честь Международного женского дня, операторы Лунохода дважды нарисовали колёсами в лунном грунте цифру "8", поздравив всех женщин Земли с праздником.

В сентябре 1971 года выработала свой ресурс система обогрева приборного отсека аппарата, в результате чего, "Луноход-1" прекратил своё функционирование.

Следующий самоходный аппарат - "Луноход-2" был доставлен на поверхность нашего естественного спутника автоматической станцией "Луна-21" 15 января 1973 года.

Луноход-2

"Луноход-2" был оснащён усовершенствованным комплектом исследовательской аппаратуры и предназначался для изучения механических свойств лунной поверхности, фотосъёмки и телесъёмки Луны, проведения экспериментов с наземным лазерным дальномером, наблюдений за солнечным излучением и прочих исследований.

Посадка аппарата в кратере Лемонье в Море Ясности и последующий съезд с посадочной платформы чуть было не закончились аварией - оказалась повреждённой навигационная система аппарата. Наземный экипаж лунохода ориентировался по окружающей обстановке и Солнцу. Большой удачей оказалось то, что незадолго до полёта через неофициальные источники советским планетологам была передана подробная фотокарта района, составленная американцами для посадки "Аполлона-17".

Несмотря на повреждённую систему навигации, аппарат прошёл по поверхности Луны большее расстояние, чем предшественник: за 4 месяца работы было пройдено 42 километра. Аппарат погубил один из кратеров с крутыми стенками и рыхлым грунтом: при попытке выехать из кратера, "Луноход-2" зачерпнул грунт солнечной батареей, что привело к выходу её из строя. Работа с аппаратом была прекращена 4 июня 1973 года. Следующий луноход - китайский "Юйту" начал работу на поверхности Луны лишь спустя 40 лет - в ноябре 2013 года.

Третий советский Луноход, оснащённый самой совершенной на тот момент научной аппаратурой так и не был отправлен на Луну, став лишь экспонатом музея НПО им. С. А. Лавочкина.

Внимательный читатель спросит: "А как же аппараты для автоматической доставки лунного грунта?" О них я расскажу в следующем посте, а сейчас - ещё несколько фотографий.