"Луны" и "Луноходы"

Уважаемые любители астрономии!

Если Вы будете наблюдать Луну, непременно осмотрите участок вблизи кратеров Архимед, Аристилл и Автолик, что на границе Моря Дождей и Моря Ясности. Сделайте это, потому что приближается еще одна знаменательная дата отечественной космонавтики.




45 лет назад, впервые в истории человечества, поверхности Луны в районе кратера Автолик достиг рукотворный аппарат. Этим аппаратом, созданным в нашей стране, была автоматическая межпланетная станция "Луна-2".

Потом были остальные "Луны" и "Луноходы".

Луна-3



"Луна-9"




Траектория полета "Луна-9"



Первый снимок поверхности Луны сделанный с "Луна-9".



"Луна-13" 



Снимок с борта "Луна-13" 



После запуска первый космических кораблей серии "Луна" ученые узнали о нашей ближайшей соседке еще много нового. Впервые они увидели панораму ее поверхности, смогли изучить физико-механические свойства лунного грунта, который оказался по своим свойствам близок к сильно пористым земным грунтам (вроде известной всем пемзы). Естественно, исследовательские "аппетиты" после этого выросли: захотелось в буквальном смысле потрогать этот грунт руками, исследовать его с помощью земных микроскопов, в земных лабораториях.
После ряда успешных полетов автоматических станций к Луне (не смотря на разбившиеся об поверхность Луны, например "Луна-15"), возник вопрос о дальнейшем освоении Луны. Как известно США уже активно работали над своей лунной программой конечной целью которой была высадка астронавтов на Луну и возврат их на Землю. Советский Союз также включился в лунную "гонку", и добился первых успехов в изучении Луны. Именно советской автоматической станцией были впервые взяты пробы лунного грунта и доставленны на Землю с помощью станции "Луна-16".
   
Коллектив советских инженеров и конструкторов, которым руководил член-корреспондент АН СССР Георгий Николаевич Бабакин, приступил к решению сложнейших технических задач - созданию лунохода и автоматического космического аппарата, способного взять пробу лунного грунта и доставить ее на Землю.

Для создания "лунников" нового поколения требовалось найти и использовать многие принципиально иные решения. Ведь сама возможность посылать на Луну такие автоматы казалась слишком нереальным делом даже писателям-фантастам - в большинстве их произведений при полетах на Луну или другие планеты роботы только сопровождали экипажи. Но управлять лунным автоматом с Земли, заставить его двигаться по указанию людей, которые находятся от него на расстоянии почти в четыреста тысяч километров? Нет, на это нужно было решиться!

Работы по созданию двух космических аппаратов: "Луна-16" (для доставки грунта с Луны)




и "Луна-17" (с "Луноходом-1")




- велись одновременно. Конструкторы разработали для обеих станций унифицированную посадочную ступень, с помощью которой и осуществлялась мягкая посадка. Однако на этот раз амортизаторов, подобных тем, которые были на "Луне-9", не было. Вплоть до самой поверхности торможение взяла на себя двигательная установка. Оба аппарата, прежде чем опуститься на Луну, выводились на орбиту ее спутников. После коррекций окололунных орбит (позволивших высадить "лунник" точно, в заранее намеченный район) аппараты тормозились и выходили на посадочные траектории.

Станции "Луна-16" предстояло приземлиться в Море Изобилия, где до этого не садился ни один космический аппарат. Район этот, окруженный со всех сторон горами, особенно интересен для ученых. По их мнению, он представляет собой обособленное лавовое образование, возникшее сравнительно недавно.




20 сентября 1970 года в 8 ч 12 мин по московскому времени, когда станция находилась на высоте 15 км от точки прилунения, включилась тормозная двигательная установка (ТДУ), и через 6 мин посадочные лапы станции коснулись поверхности. А еще через 45 мин на Луне впервые заработала буровая установка, управляемая с Земли. Бур углубился на 350 мм, остановился, а затем был поднят и вместе с лунным грунтом помещен в контейнер возвращаемого аппарата. Специальное автоматическое устройство герметично закрыло наружное, отверстие, чтобы обеспечить полную сохранность грунта в пути и защиту его от воздействия атмосферы при возвращении аппарата на Землю. Наконец все операции по взятию грунта были закончены. И теперь посадочная ступень превратилась в стартовую установку, с которой должна была отправиться в обратное путешествие космическая ракета с возвращаемым аппаратом.




Прошло всего полтора месяца. 17 ноября 1970 года советский автоматический аппарат "Луноход-1" проложил первую колею на лунной поверхности в районе Моря Дождей.






Еще в октябре 1967 года специалисты, собравшиеся в Центре дальней космической связи для того, чтобы произвести посадку "Венеры-4", были свидетелями необычного зрелища: на небольшом опытном полигоне делала свои первые шаги по Земле экспериментальная модель лунохода.



Разработка внеземного самоходного шасси, начатая еще по инициативе академика С. П. Королева, и его "обкатка" в земных условиях, отличных от лунных, проблема достаточно сложная. Когда руководителя работ по созданию шасси спросили, почему был выбран именно колесный вариант, а, например, не гусеничный, он объяснил: колесный обладает преимуществами, которые выяснились после многочисленных проработок и расчетов. Все восемь колес - ведущие, это обеспечивает высокую проходимость и надежность машины и а лунных условиях. Дело в том, что в гусеничной машине много трущихся деталей, которые должны работать в вакууме, и, самое большее, два ведущих звена с каждого борта. Естественно, это снижает надежность. Что, если они выйдут из строя?
Было отработанно несколько вариантов шасси, но именно этот, установленный на Луноходе был наиболее удачным.

Луноход 2







На снимке хорошо видны грунтозацепы



Двигатель с редуктором



Варианты колеса Лунохода












Колеса Лунохода уже можно считать классикой. Большинство последующих макетов и реальных планетоходов хоть что-то, да позаимствовали от них. Колеса состоят из трех титановых ободов, с закрепленной на них стальной сетки с грунтозацепами из того же титана. На твердой поверхности опора происходит на средний обод, на мягком же грунте обод проникает глубоко и тогда работает сетка.

Специальный курс подготовки проходили и водители "лунохода".
Экипаж машины и руководитель оперативной научной группы Борис Непоклонов



17 ноября 1970 года в 7 часов 20 минут по московскому времени в районе Моря Дождей на Луне советский самоходный космический аппарат «Луноход-1», управляемый с Земли, преодолел первые несколько метров. С этого момента началась новая эпоха исследований спутника Земли. 

Значение того, что за несколько лет удалось осуществить для прогресса всего человечества выдающемуся конструктору Григорию Николаевичу Бабакину, трудно переоценить.



О значимости его вклада в мировую космонавтику говорит тот факт, что именем Бабакина названы кратер на Луне, расположенный рядом с кратерами Циолковского и Королева. Экспедиция «Лунохода-1» закончилась уже после его смерти 30 сентября 1971 года. Триумф лунохода стал поводом почти для всенародного ликования.

А вот «сидячим космонавтам» - экипажу, управлявшему КА «Луноход-1» с Земли с популярностью не повезло.



Первое время даже само их существование скрывалось от широкой общественности. В первом сообщении ТАСС 18 ноября 1970 года говорилось: «Передвижение по Луне самоходного аппарата осуществляется с помощью восьмиколесного шасси... Управление движением «Лунохода-1» производится из Центра дальней космической связи с использованием телевизионной информации о положении аппарата и характере рельефа окружающей лунной поверхности...». Несмотря на вполне гражданское предназначение лунохода членов экипажа на долгие годы засекретили. Даже когда те давали небольшие интервью для центрального телевидения их представляли без имен. 

Сложность управления КА «Луноход-1» заключалась в том, что задержка сигнала из-за расстояния (радиосигнал двигался до Луны и обратно около 2 секунд) и применения малокадрового телевидения (от 1 кадра в 4 секунды до 1 в 20 секунд) доходила до 24 секунд. Получалось, что к тому времени как придет новая картинка луноход продвинется на несколько метров.




Именно поэтому опыт водителей наземных транспортных средств, привыкших оценивать ситуацию на основе сиюминутных ощущений, мешал управлять луноходом. Тогда было решено набрать инженеров-испытателей ракетно-космической техники. В 1967 году в СССР был создан отряд водителей лунохода. Было отобрано 14 офицеров командно-измерительного комплекса (КИК – в настоящее время Главный испытательный центр испытаний и управления космическими средствами им. Г.С.Титова (ГИЦИУ КС)) - будущих членов экипажа лунохода.

Командование КИК приняло решение о создании трех групп. Одна – Ю.Ф. Васильев, А.Е. Кожевников, Н. Я. Козлитин, Л. Я. Мосензов и И.Л. Федоров – была направлена в ОКБ им. С.А. Лавочкина, где полным ходом шли испытания бортовых систем лунохода, другая – В.Г. Довгань, Н.М. Еременко, Н.Н. Иванов, А. И. Калиниченко, Г.Г. Латыпов, В.М. Сапранов и В.И. Чубукин, изъявивших желание стать водителями лунохода - в Ленинградский ВНИИТрансмаш, возглавляемый в то время Главным конструктором А. Л. Кемурджианом, специалистами которого уже было создано шасси лунохода. А третья – будущие штурманы экипажа K.К. Давидовский и В.Г. Самаль – в Институт космических исследований, где в одном из его отделов была сформирована оперативная научная группа от АН СССР под руководством Б.В. Непоклонова.

В соответствии с подготовленной программой наземных испытаний и тренировок летом 1968 года на Симферопольском Центре космической связи (НИП –10), в кратчайший срок была доработана и усовершенствована аппаратура командной радиолинии (КРЛ) и введен в эксплуатацию комплекс “Сатурн-МЛ”. Особенностью комплекса “Сатурн-МЛ” НИП-10 (в отличие от “Сатурн – МС” других НИПов) являлись: пункт управления луноходом (ПУЛ), который включал пульты управления командира экипажа, водителя лунохода и оператора остронаправленной антенны (ОНА), рабочее место штурмана экипажа, а также зал оперативной обработки телеметрической информации. Кстати, на НИПе типового здания для этой радиотехнической системы не было. Т.к. строительство его заняло бы много времени, то для монтажа необходимой аппаратуры приспособили здание существовавшего лабораторного корпуса.

В конце 1969 г. был введен в эксплуатацию первый комплекс аппаратуры контроля и обработки телеметрической информации на базе “Минск-22” - СТИ-90.



Для тренировки экипажа по вождению лунохода, на НИПе был создан полигон – размером 70х120 м. Он был идентичным лунному рельефу с углублениями, кратерами, разломами, россыпью камней различной величины. К этому времени лунная поверхность была более или менее изучена по фотопанорамам КА “Луна – 9” и “Луна –13” и исследованиями прочности грунта КА “Луна-13”. Как потом оказалось, лунодром ничем не отличался от кусочка настоящей Луны, и на нем продолжилась подготовка к беспрецедентному научному эксперименту. 







10 ноября 1970 года КА “Луна – 17” взял курс в сторону Селены. 17 ноября в 6 ч. 46 мин. 50 с. посадочная платформа совершила мягкую посадку в районе лунного Моря Дождей.
Снимок с борта "Лунохода".



Самым сложным, несмотря на всю подготовку, оказалось, все-таки, управление аппаратом. Две телевизионные камеры стояли на «Луноходе-1» слишком низко. Работала лишь одна из них, вторая была запасной. Картинка с Луны была очень контрастной, без полутеней. Весь первый лунный день экипажи лунохода приноравливались.

Вот она, первая колея!



За неполный первый лунный день луноход прошел лишь 197 метров, за второй уже полтора километра.

Три первых «гарантийных» месяца помимо изучения поверхности аппарат выполнял еще и прикладную программу: отрабатывал поиск района посадки лунной кабины. Перед экипажами стояла задача: с использованием только навигационных средств (а не по старой колее) вывести луноход к посадочной ступени. Это удалось. 20 февраля, по окончанию 4 лунного дня, ТАСС сообщил о полном выполнении первоначальной программы работ.
Однако «Луноход-1» не собирался «умирать». Пришлось разрабатывать программу работ на следующий лунный день, и еще на следующий, и еще... В итоге луноход в три раза перекрыл свой первоначально рассчитанный ресурс.

Всякое случалось за это время. В 6 лунный день, 12 апреля 1971 года (прямо в День космонавтики) луноход попал в сложный кратер с очень сыпучими, крутыми краями. Выбраться из него было очень сложно. Пробуксовка колес достигала 90%, углы наклона - 24°. Экипаж, посовещавшись, принял рискованное решение: закрыть солнечную батарею и выбираться вслепую назад. Все закончилось благополучно.

За время нахождения на поверхности Луны «Луноход-1» проехал 10.540 метров, передал на Землю 211 лунных панорам и 25 тысяч фотографий.










А это траектория пути Лунохода 1



Еще фото.






Это была очередная победа СССР в освоении космического пространства. Запуск первого искусственного спутника Земли, первый человек в космосе, первая фотография обратной стороны Луны, а теперь и высадка «Лунохода-1» на лунную поверхность, - все эти успехи СССР в космосе не могли оставить равнодушными США, стремившимися доказать свое превосходство в освоении космического пространства.

Исследования Луны аппаратами этого поколения продолжили автоматические станции "Луна-20", "Луна-24" и "Луна-21" ("Луноход-2") в 1972-1976 годах.