Исследование Луны. Луноходы

12 сентября 1970 года в СССР была запущена АМС "Луна-16". С помощью операторов, которые управляли станцией по радио, она направилась к Луне, вышла на окололунную орбиту и 20 сентября в 8 часов 18 минут мягко прилунилась в Море Изобилия. Автоматическая станция "Луна-16" состояла из посадочной ступени с устройством для взятия грунта и космической ракеты "Луна-Земля" с возвращаемым аппаратом. При достижении лунной поверхности масса станции с запасом топлива на обратный путь составлял 1880 кг.

По команде с Земли автоматический бур углубился в поверхностный слой Луны на 35 см и взял пробу грунта. С помощью механической "руки" лунный грунт был поднят наверх. После следующей команды цилиндр с лунной породой разместился внутри контейнера возвращаемого аппарата. Затем буровой снаряд отдалился от возвращаемого аппарата, отверстие контейнера герметично закрылось.

В точно установленное время оператор, находившийся в наземном Центре управления, снова нажал кнопку. Через секунду с небольшим сигнал был принят станцией на Луне. Автоматически включился двигатель, и ракета, оставляя за собой огненный шлейф, покинула наш спутник и устремилась к Земле. На ее борту находился возвращаемый аппарат с контейнером.

24 сентября 1970 года в 8 часов 26 минут возвращаемый аппарат с образцами лунной породы совершил посадку на Землю. Контейнер с "дарами" Селены был передан в Академию наук СССР для исследований. Вес грунта составлял 105 г. Этот полет показал всему миру неисчерпаемые возможности космических автоматов в познании не только Луны, но и других планет Солнечной системы.

Но почему "Луна-16" совершила посадку именно в Море Изобилия (на некоторых картах Луны оно называется Морем Плодородия)? Место прилунения станции и взятие лунного грунта было намечено учеными заранее. Море Изобилия относится к числу типичных "морских" образований на Луне. Это средняя по размерам равнина, со всех сторон окруженная приподнятыми материковыми щитами. Такие селенологические структуры специалисты-селенологи называют "круговыми морями".

Исследования показали, что по химико-минералогическому составу вещество грунта, взятого в Море Изобилия, похоже на базальты, добытые экипажем КК "Аполлон-12" в Море Познанном, которое по существу представляет собой юго-восточную окраину Океана Бурь. Расстояние между местами, где были взяты эти образцы, около 2,5 тыс. км. Все это может служить доказательством общности происхождения большинства лунных "морей", а возможно, и всех "морских" образований на Луне. 70 химических элементов, обнаруженных в образцах вещества из Моря Изобилия, имеются в таблице периодической системы элементов Д. И. Менделеева.

В честь памятного события - полета на Луну АМС "Луны-16" и проведенных ею исследований - место посадки станции было названо Залив Успеха.

Еще весь мир находился под впечатлением полета нашего умного "лунника", как 17 ноября 1970 года в Море Дождей южнее Залива Радуг прилунилась новая автоматическая станция - "Луна-17". Она доставила на Луну первый в мире советский автоматический самоходный аппарат "Луноход-1", оборудованный научной аппаратурой, приборами связи и наблюдения. И слово "луноход" в те дни так же быстро вошло в употребление во всем ми-ре, как в 1957 году русское слово "спутник".

Вот включились телекамеры, установленные в передней части самоходного аппарата; по специальному трапу "Луноход- 1" сошел со станции на Луну и стал двигаться по пустынной поверхности Моря Дождей. Миллионы телезрителей были свидетелями этого небывалого события - шествия первого вездехода по Луне. А когда на пути оказывались крупные камни и воронки, он тотчас же останавливался, поворачивался и обходил препятствия.

С помощью специальной аппаратуры, установленной на луноходе, определялся химический состав поверхностного слоя лунного грунта. Для этого аппаратура имела радиоактивный изотоп рентгеновского излучения, который облучал грунт рентгеновскими лучами; специальные анализаторы исследовали отраженное излучение. Поскольку каждый химический элемент излучает присущий только ему спектр рентгеновских лучей, по характеру спектра определяли содержание того или иного химического элемента в лунном грунте.

Исследование механических свойств лунного грунта производилось с помощью другого прибора. Это был конус, который вдавливался в грунт и поворачивался вокруг продольной оси. Усилия, действовавшие на конус, непрерывно регистрировались. В результате были получены важные характеристики лунного грунта, позволяющие представить, как он сопротивляется сжатию и сдвигу.

Луноход проявил на редкость большое трудолюбие. Полностью выполнив программу исследований, рассчитанную на три месяца, он оказался способным работать еще семь месяцев по дополнительной программе. И это несмотря на то, что в декабре 1970 года в результате сильной вспышки на Солнце он получил очень большую дозу рентгеновского излучения. Для человека такая доза была бы смертельной...

Двигаясь по пустынному бездорожью, где были опасные спуски и крутые подъемы в кратерах, и совершая сложные маневры среди нагромождений обломков скал и камней, луноход с наступлением долгой полумесячной ночи "засыпал" на том месте лунной поверхности, где его заставал солнечный закат. А с восходом Солнца и наступлением нового полумесячного лунного дня он "просыпался" и снова приходил в движение. Так он прошел по западной окраине Моря Дождей 10,5 км и возвратился (подумать только!) к месту посадки станции "Луна-17". В результате вывода лунохода в исходную точку пути в конце третьего рабочего лунного дня практически была проверена высокая точность методов навигации и надежность навигационной системы на Луне.

Мало кому известно, что сфера научных исследований лунохода простиралась далеко за пределы мира Селены - в необозримые просторы галактик. На "Луноходе-1" был установлен небольшой рентгеновский телескоп для измерения величины фона внегалактического рентгеновского излучения.

Благодаря космическим исследованиям было установлено, что вся Вселенная светится в рентгеновских лучах. Свечение это исходит, видимо, от межгалактического газа, нагретого до температуры в сотни тысяч градусов. И тут очень важно установить его среднюю плотность. Ведь от величины этой плотности зависит будущее нашей Вселенной: то ли она будет расширяться вечно, то ли расширение прекратится и через 10-20 млрд лет начнется обратный процесс - сжатие...

16 января 1973 года автоматическая станция "Луна-21" доставила на дно кратера Лемонье (его диаметр - 51 км), расположенного на восточном побережье Моря Ясности, новый самоходный аппарат - "Луноход-2". Здесь как раз переходная зона "море-материк", что для ученых представляет особый интерес, так как в подобных районах Луны исследования еще не проводились.

За пять лунных дней он проехал по Луне 37 км, обследовал по пути мелкие кратеры и линии разломов.

Итак, основная форма лунного микрорельефа - кратеры. На панорамных снимках, переданных луноходами, хорошо просматриваются кратеры размером до 50 м в поперечнике. Часть кратеров, видимо, образовалась в результате вторичных ударов - падений обломков лунной породы. Обломки горных пород в виде камней и больших каменных глыб - самая обычная "достопримечательность" лунного ландшафта.

Для проведения магнитных измерений по трассе движения на "Луноходе-2" находился высокочувствительный магнитометр. Наблюдения показали, что ныне Луна не обладает заметным магнитным полем. Однако в отдельных местах лунные породы оказались сильно намагниченными!

В начале этого очерка уже рассказывалось об удивительных "похождениях" первого автоматического лунного "геолога" - "Луны-16". Благодаря ее успешному полету отечественные ученые впервые получили возможность исследовать лунное вещество в своих лабораториях.

21 февраля 1972 года на поверхность горного материкового района Луны (с перепадом высот до 1 км), расположенного между Морем Изобилия и Морем Кризисов, опустилась автоматическая станция "Луна-20". Процесс бурения грунта в материковом районе был более сложным - грунт оказался более твердым, чем на "морской" равнине Моря Изобилия, где забор лунной породы производила "Луна-16". Проходку скважины удалось сделать только на глубину 300 мм. Вес добытого образца лунной породы, доставленного на землю, составил всего лишь 55 г.

Третий автоматический лунный "геолог" - "Луна-24" была оборудована приспособлением для глубинного бурения. 18 августа 1976 года она совершила посадку в юго-восточном районе Моря Кризисов. По команде с Земли было произведено бурение на глубину около 2 м. На Землю доставлено 170 г лунной породы. Этим полетом.советская программа космических исследований Луны была завершена.

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

Прошёл срок меньше полутора лет. И в этом нет ничего удивительного так как Луна является ближайшим к Земле объектом и весьма необычным для объектом: соотношение масс Земля/Луна превосходит все остальные и составляет 81/1 – ближайший таким показателем является всего лишь 4226/1 у связки / .

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 приводит к накапливанию на поверхности 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:

Первым космическим аппаратом, который смог провести прямые исследования Луны и набрать вторую космическую скорость – стала станция «Луна-1» запущенная 2 января 1959 года. Внешне она сильно напоминала Спутник-1.

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 . 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 «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.

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 , 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 . Она весила 287 килограммов и на ней уже была установлена полноценная система ориентации по 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 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.

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)

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 , 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.

Мягкая посадка и доставка грунта

Задача мягкой посадки на Луну была намного более сложной и после целой серии неудач 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.

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.

В данный момент энтузиасты из NASA собираются искать перелётный блок и остатки надувного амортизатора станции с помощью фотографий (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).

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 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 - это были две черепахи, дрозофилы, а также несколько видов растений. После облёта Луны 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 : «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.

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 . Полёт Лунохода-3 запланированный на 1977 год - к сожалению был отменён.

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 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.

Довольно примечательным был спутник «Эксплорер-49», который был запущен 10 июня 1973 года. Его огромная антенна состояла из 4 элементов длинной по 230 метров. Но хотя он и был запущен на орбиту Луны, для её исследований он не предназначался - он изучал галактическое радиоизлучение на частотах 25 кГц и 13,1 МГц (с такими же целями ранее был запущен спутник «Эксплорер-38»).

На этом завершился первый этап исследований Луны в котором фактически было только два участника - США и СССР. Продолжение следует…

Рис.1

2 января 1959 года состоялся первый в истории запуск в сторону ночного светила. Луна-1 ("Мечта", так называли её журналисты) прошла в близи Луны и стала первым в истории первым искусственным спутником Солнца (рис. 1). Масса ее составляет 361кг. Она впервые достигла второй космической скорости и прошла на расстоянии шести тысяч километров от Луны. На станции размещались научные приборы для изучения радиационных поясов Земли, космических лучей, метеорных частиц.

Американская АМС "Пионер 4", массой всего 6кг, запущенная 3 марта 1959г прошла намного дальше от Луны - всего 60500км.

Победой советских инженеров стал запуск 14 сентября 1959 АМС "Луна 2". Она достигла Лунной поверхности, и доставила на Луну металлический диск с гербом СССР. Научные приборы показали, что Луна практически не имеет магнитного поля. Этот полет показал, что все расчеты были выполнены правильно.

Рис.2

Уже в следующем полете "Луна 3" облетела наш спутник (рис. 2). На борту этой станции была размещена фототелевизионная аппаратура, впервые передавшая на Землю снимки части видимой и невидимой стороны Луны. Это были самые первые фотографии, полученные из космоса. На них было много помех, но ученые все же выявили множество деталей обратной стороны Луны. В обработке этих снимков принимали участие ГАИШ, ЦНИИГАиК, Пулковская и Харьковская обсерватории. Благодаря методике отождествления деталей рельефа, разработанной под руководством Ю.Н.Липского, именно этой группе исследователей удалось выявить кратеров и других образований рельефа. Именно так появилась первая в мире карта обратной стороны Луны.

Через несколько лет фотографирование отдельных участков поверхности видимого полушария выполнили американские космические аппараты "Рейнжер 7,8,9 ". Эти аппараты разбились, но за время падения передавали на Землю снимки различного разрешения.

В 1965году советская космическая станция "Зонд" завершила фотосъёмку обратной стороны Луны. Оказалось, что там меньше темных участков поверхности, а вот кратеров было так же много, как и на видимой стороне Луны, некоторые из них были названы именами ученых и космонавтов. И, наконец, была создана первая полная карта Лунной поверхности. Она была составлена под научным руководством Ю.Н.Липского.

Первая мягкая посадка была осуществлена автоматической межпланетной станцией "Луна 9" в 1966г. Способ посадки был предложен главным конструктором С.П.Королевым. Телекамеры станции передали на Землю панорамы окружающей местности с разрешением в несколько миллиметров.

В 1966 на орбиту вокруг Луны были выведены искусственные спутники "Луна 10,11,12". В состав аппаратуры входили приборы спектрального анализа, гамма излучения и инфракрасного излучения.

В 1966 году американский аппарат "Сервейер 1" осуществил мягкую посадку на Луну и в течение шести недель передавал снимки поверхности.

В июне 1968 года аппарат "Сервейер" совершил мягкую посадку и исследовал образцы лунного грунта.

После этого американцы занялись подготовкой к отправке на Луну пилотируемого корабля. При этом они опирались на результаты полетов советских автоматических станций "Зонд", которые осенью 1968 года впервые совершили путешествие по маршруту Земля - Луна - Земля Была решена задача возвращения космических кораблей из межпланетных полетов. Были запущены "Сервейер 3, 5, 6, 7" (1966-1967) с целью исследования Лунной поверхности, для выбора места посадки космических кораблей "Апполон".

Пять американских искусственных спутников "Лунар Орбитер" фотографировали Лунную поверхность и изучали ее гравитационное поле.

Астронавты Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин осуществили посадку лунной кабины 20 июля 1969 года. Астронавты установили отражатель лазерного излучения, сейсмометр, сделали снимки, собрали 22кг образцов лунного грунта, пройдя около100 метров от посадочного модуля и пробыв на поверхности 2 часа 30 минут. В основном блоке на орбите находился Майкл Коллинз.

Советские автоматические станции "Луна 16, 20, 24" с помощью специального грунтозаборного устройства в автоматическом режиме собирали породу и в возвращаемых аппаратах доставляли ее на Землю.

Самоходные аппараты "Луноход 1, 2" выполняли исследования вдоль пути передвижения в 10,5 и 37 км, передавая на Землю множество снимков и панорам окружающей местности, а так же данные о физико-химическом составе лунного грунта. С помощью лазерного отражателя установленного на луноходе удалось уточнить расстояние от Земли до Луны.

В 1958 году в США было создано Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства - НАСА. Первоначально планировалось, что астронавты полетят уже в 1958 году, но многочисленные неполадки отодвигали дату запуска. Корабль, который вывел астронавтов на орбиту - назывался - "Меркурий". Кабина "Меркурия" была очень тесной и неудобной. В 1965 году НАСА приняла новую программу космических полетов "Джемини". Корабли этой серии оказались намного совершеннее и удобнее. Последний корабль серии "Джемини-12" совершил полет в ноябре 1966 года. Но гораздо раньше этого НАСА разработала проект под названием "Апполон". Серия "Апполон" оказалась самой совершенной из всех, которые удавалось до сих пор создавать конструкторами CLIA. Корабль вмещал трех астронавтов, имел надежный спускаемый аппарат и стыковочный модуль. Он имел возможность состыковываться одновременно с несколькими кораблями. Но даже такой совершенный аппарат имел свои недостатки. Один из них стал причиной трагедии на стартовом комплексе. Во время предполетной тренировки в электрической сети произошли короткое замыкание. В считанные минуты пламя охватило всю площадку и астронавты Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт Роджер Чаффи погибли.

Почти в тоже время погиб советский космонавт Владимир Комаров на экспериментальном корабле "Союз".

Длительный перерыв с 1977 по 1990 г.г. в исследованиях Луны космическими аппаратами объясняется, по-видимому, переосмыслением программ, связанных с дальнейшими исследованиями и подготовкой аппаратов нового поколения.

Япония в марте 1990 года своей ракетой "Нисан" вывела на орбиту вокруг Луны автоматический аппарат "Mycec A", с целью дистанционного исследования поверхности Луны. Однако выполнить эту программу не удалось.

Спектральную съемку поверхности Луны в 1990 и 1992 г. осуществила американская АМС "Галилео", которая, двигаясь по сложной орбите к Юпитеру, возвращалась к Земле дважды и фотографировала ее спутник.

КА "Клементина", запущенный в 1994 году помимо фотографирования поверхности Луны с помощью лазерного передатчика выполнял измерения высот рельефа, а по траекторным данным уточнялась модель гравитационного поля и некоторые другие параметры.

Специальные измерения в районе полюсов показали, что на дне постоянно затененных глубоких кратеров могут быть кусочки льда.

Запущенный в январе 1998 года американский космический аппарат "Лунар Проспектор" специально предназначался для уточнения площадей занятых льдом в приполярных районах. На основании данных, переданных космических аппаратов с орбиты в 100 км, предполагается, что у Луны имеется железосиликатное ядро размером в 300 км. Обширные исследования выполнялись этим аппаратом с низкой орбиты в 25 км.

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.

Солнечная система и АМС

Добавить метки