Космические аппараты серии «Луна»

«Луна» — наименование советской программы исследования Луны и серии космических аппаратов, запускаемых в СССР к Луне начиная с 1959 года. Космические аппараты первого поколения («Луна-1» — «Луна-3») совершали перелет с Земли к Луне без предварительного выведения на орбиту искусственного спутника Земли, проведения коррекций на траектории Земля — Луна и торможения вблизи Луны. Аппараты осуществили пролет Луны («Луна-1»), достижение Луны («Луна-2»), ее облет и фотографирование («Луна-3»). Космические аппараты второго поколения («Луна-4» — «Луна-14») запускались с использованием более совершенных методов: предварительного выведение на орбиту искусственного спутника Земли, затем старт к Луне, коррекции траектории и торможение в окололунном пространстве. При запусках отрабатывались полет к Луне и посадка на ее поверхность («Луна-4» — «Луна-8»), мягкая посадка («Луна-9» и «Луна-13») и перевод на орбиту искусственного спутника Луны («Луна-10», «Луна-11», «Луна-12», «Луна-14»). Более совершенные и тяжелые космические аппараты третьего поколения («Луна-15» — «Луна-24») осуществляли перелет к Луне по схеме, используемой аппаратами второго поколения; при этом для увеличения точности посадки на Луну предусмотрена возможность проведения нескольких коррекций на траектории полета от Земли к Луне и на орбите искусственного спутника Луны. Аппараты «Луна» обеспечили получение первых научных данных о Луне, отработку мягкой посадки на Луну, создание искусственных спутников Луны, взятие и доставку на Землю проб грунта, транспортировку на поверхность Луны лунных самоходных аппаратов. Создание и запуск разнообразных автоматических лунных аппаратов является особенностью советской программы исследования Луны.

«Луна-1» — первый в мире космический аппарат, запущенный в район Луны 2.1.1959. Пройдя вблизи Луны (5-6 тыс. км от ее поверхности) 4.1.1959, аппарат вышел из сферы действия земного тяготения и превратился в первый искусственный спутник Солнца. Конечная масса последней ступени ракеты-носителя с космическим аппаратом «Луна-1» 1472 кг (масса контейнера с аппаратурой 361,3 кг). На аппарате размещались радиоаппаратура, телеметрическая система, комплекс научных приборов и другое оборудование, предназначенное для изучения интенсивности и состава космических лучей, газовой компоненты межпланетного вещества, метеорных частиц, корпускулярного излучения Солнца, магнитного поля. На последней ступени ракеты-носителя была установлена аппаратура для создания натриевого облака — искусственной кометы. При полете «Луны-1» впервые была достигнута вторая космическая скорость и получены сведения о радиационном поясе Земли и космическом пространстве. В мировой печати космический аппарат «Луна-1» получил название «Мечта».

«Луна-2» — космический аппарат, впервые в мире совершивший перелет с Земли на другое небесное тело. Запущен 12.9.1959. Аппарат «Луна-2» и последняя ступень ракеты-носителя 14.9.1959 достигли поверхности Луны (район Моря Ясности, вблизи кратеров Аристил, Архимед и Автолик) и доставили вымпелы с изображением Государственного герба СССР. Конечная масса космического аппарата с последней ступенью ракеты-носителя 1511 кг (масса контейнера с научной и измерительной аппаратурой 390,2 кг). Исследования, проведенные с помощью «Луны-2», показали, что Луна практически не имеет собственного магнитного поля и радиационного пояса.

Космический аппарат «Луна-3» запущен 4.10.1959. Конечная масса последней ступени ракеты-носителя с космическим аппаратом 1553 кг (масса научной и измерительной аппаратуры с источниками питания 435 кг). Масса аппарата «Луна-3» 278,5 кг. Аппарат имел системы: радиотехническую, телеметрическую, фототелевизионную, ориентации (относительно Солнца и Луны), энергопитания (с солнечными батареями), терморегулирования и комплекс научной аппаратуры. Выведенный на сильно вытянутую эллиптическую орбиту искусственного спутника Земли, космический аппарат обогнул Луну и прошел на расстоянии 6200 км от ее поверхности. 7.10.1959 во время сеанса фотографирования (двумя аппаратами с длинно- и короткофокусным объективами) была заснята почти половина поверхности Луны (одна треть — в краевой зоне, две трети — на обратной невидимой с Земли стороне). После проявления пленки на борту космического аппарата изображения были переданы с помощью фототелевизионной системы на Землю. Максимальное удаление «Луны-3» от Земли в апогее составило 480 тыс. км. Совершив 11 оборотов вокруг Земли, аппарат вошел в земную атмосферу и прекратил существование.

«Луна-4» — «Луна-8» запущены в 1963-1965 гг. для дальнейших исследований Луны и решения задачи обеспечения мягкой посадки космического аппарата на поверхность Луны. При этих полетах была завершена экспериментальная отработка комплекса систем: астроориентации, управления движением и бортовой радиоаппаратурой, электропитания, терморегулирования, радиотехнического комплекса и других. Масса космических аппаратов 1422-1552 кг.

«Луна-9» — космический аппарат, впервые в мире осуществивший мягкую посадку па Луну; запущен 31.1.1966. Во время полета к Луне, продолжавшегося 3,5 суток,была проведена коррекция траектории полета. На высоте 75 км от поверхности Луны (за 48 с до посадки) была включена двигательная установка, которая обеспечила гашение скорости с 2600 м/с до нескольких м/с. Спускаемый аппарат «Луны-9» совершил посадку 3.2.1966 в Океане Бурь, западнее кратеров Рейнер и Марий, в точке с координатами 64°22′ з. д. и 7° 08′ с. ш. С космическим аппаратом было проведено 7 сеансов радиосвязи общей продолжительностью свыше 8 ч для передачи научной информации. Телевизионные изображения поверхности Луны передавались в течение четырех сеансов при различных условиях освещенности. Длительность активного существования аппарата на поверхности Луны составила 46 ч 58 мин 30 с. Панорамы лунной поверхности, полученные при различных высотах Солнца над горизонтом (7, 14, 27 и 41°), дали возможность изучить микрорельеф лунного грунта, определить размеры и форму впадин и камней. Космический аппарат «Луна-9» состоял из спускаемого аппарата (масса 100 кг), предназначенный для работы на поверхности Луны, отсеков с аппаратурой систем управления, астроориентации, радиосистем и двигательной установки для коррекции и торможения перед посадкой. Общая масса «Луны-9» после отделения от разгонной ступени ракеты-носителя равна 1583 кг. В состав спускаемого аппарата входил герметичный приборный отсек, в котором были размещены ТВ аппаратура, аппаратура радиосвязи, программно-временное устройство, научная аппаратура, системы энергопитания и терморегулирования. Приборный отсек оснащен амортизаторами (надувные баллоны), антеннами и другим. Изображения лунной поверхности, переданные «Луной-9», и успешная посадка космического аппарата на Луну имели большое значение для дальнейших полетов к Луне, включая полеты человека.

«Луна-10» — первый искусственный спутник Луны; запущен 31.3.1966. Масса космического аппарата после отделения от ракеты 1582 кг, масса лунного спутника, выведенного 3.4.1966 на орбиту искусственного спутника Луны, 240 кг. На нем имелась научная аппаратура: гамма-спектрометр для исследования интенсивности и спектрального состава гамма-излучения лунной поверхности, прибор для изучения радиационной обстановки вблизи Луны, аппаратура для изучения солнечной плазмы, приборы для регистрации инфракрасного излучения поверхности Луны, регистратор метеорных частиц. ИСЛ «Луна-10» активно существовал 56 суток совершив 460 оборотов вокруг Луны. Проведено 219 сеансов радиосвязи, получены информация о гравитационном и магнитном полях Луны, магнитном шлейфе Земли, косвенные данные о химическом составе и радиоактивности поверхностных пород Луны.

«Луна-11» — второй ИСЛ; запущен 24.8.1966. Масса космического аппарата 1640 кг. 27.8.1966 аппарат вышел на окололунную орбиту. За 38 суток активного существования проведено 137 сеансов связи и совершено 277 витков вокруг Луны. Научная аппаратура позволила продолжить исследования, начатые космическим аппаратом «Луна-10».

«Луна-12» — третий советский ИСЛ; запущен 22.10.1966. Масса космического аппарата 1620 кг. 25.10.1966 аппарат «Луна-12» вышел на орбиту искусственного спутника Луны. Активно существовал 85 суток совершив 602 витка. Кроме научной аппаратуры, на борту находилась фототелевизионная система, с помощью которой получены крупномасштабные изображения участков лунной поверхности.

«Луна-13» — второй космический аппарат, совершивший мягкую посадку на Луну; запущен 21.12.1966. Масса 1620 кг. 24.12.1966 спускаемый аппарат (масса 112 кг) совершил мягкую посадку в районе Океана Бурь в точке с координатами 62°03′ з. д. и 18°52′ с. ш. Спускаемый аппарат был оснащен: механическим грунтомером-пенетрометром для определения прочности наружного слоя грунта; радиационным плотномером; динамографом для регистрации длительности и значения перегрузки, возникающей при посадке станции; приборами для измерения теплового потока от лунной поверхности; счетчиками для регистрации корпускулярного излучения. На Землю передано 5 панорам лунной поверхности, снятых при различных высотах Солнца над горизонтом — от 6 до 38°.

«Луна-14» — четвертый советский ИСЛ; запущен 7.4.1968. Систематические длительные наблюдения за изменением параметров орбиты позволили уточнить соотношение масс Земли и Луны и данные о гравитационном поле Луны и ее форме. Изучались космические лучи и потоки заряженных частиц, идущих от Солнца, условия прохождения и стабильность радиосигналов, передаваемых с Земли на космический аппарат и обратно при нахождении аппарата в разных точках орбиты и при заходах за лунный диск, проводилась юстировка наземных средств радиосвязи.

«Луна-15» — пятый советский ИСЛ; запущен 13.7.1969. Первый космический аппарат третьего поколения. Масса 5700 кг. После выхода на селеноцентрическую орбиту проведены 2 коррекции орбиты. Проводились научные исследования в окололунном пространстве, испытывались новые навигационные системы; получена информация о работе новых систем станции. По завершении программы на 52-м витке 21 июля была включена двигательная установка, космический аппарат сошел с орбиты и достиг поверхности Луны.

«Луна-16» — космический аппарат, совершивший рейс Земля-Луна-Земля и доставивший на Землю образцы лунного грунта; запущен 12.9.1970. 17 сентября аппарат вышел на круговую селеноцентрическую орбиту. Масса 5727 кг, при посадке на Луну 1880 кг. Космический аппарат состоял из двух основных частей — унифицированной посадочной ступени (общей для всех космических аппаратов третьего поколения, кроме «Луна-19» и «Луна-22») и приборного торового отсека со взлетной ступенью (возвратной ракетой) Луна-Земля. Посадочная ступень состояла из КТДУ-417 с блоком основных баков, двух сбрасываемых отсеков, приборных отсеков и посадочного устройства. После формирования предпосадочной орбиты с низким периселением 21.9.1970 произведена мягкая посадка в районе Моря Изобилия в точке с координатами 56° 18′ в. д. и 0° 41′ ю. ш. Грунтозаборное устройство (буровой снаряд имел внешний диаметр 26 мм, внутренний 20 мм, длину 370 мм, ход 320 мм) обеспечило бурение и забор грунта в возвращаемый аппарат. Старт взлетной ступени был произведен по команде с Земли 21.9.1970 (включением КРД-61). 24 сентября возвращаемый аппарат был отделен от приборного отсека ракеты и совершил мягкую посадку на Землю в 80 км юго-восточнее Джезказгана. Масса грунта, доставленного на Землю, — 105 г.

«Луна-17» — космический аппарат, доставивший на Луну первый автоматический самоходный аппарат «Луноход-1»; запущен 10.11.1970. 17 ноября совершил мягкую посадку на Луну в районе Моря Дождей в точке с координатами 35° з. д. и 38° 17′ с. ш.

Космический аппарат «Луна-18» запущен 2.9.1971. 7 сентября переведен на круговую окололунную орбиту, на которой осуществлялось маневрирование для отработки новых методов навигации и посадки на Луну. После 54 витков 11 сентября включена тормозная двигательная установка, аппарат сошел с орбиты и достиг Луны. Район посадки — горный район у Моря Изобилия, представляющий большой научный интерес. Прилунение в сложных гористых условиях оказалось неблагоприятным.

«Луна-19» — шестой советский ИСЛ; запущен 28.9.1971. 3 октября космический аппарат переведен на окололунную круговую орбиту. 26 и 28 ноября проводились коррекции орбиты. Длительность наблюдения за «Луной-19» позволили уточнить гравитационное поле Луны. Аппарат измерял магнитное поле Луны, передавал фотографии лунной поверхности.

Космический аппарат «Луна-20» запущен 14.2.1972. 18 февраля переведен на окололунную орбиту. 21 февраля осуществлена мягкая посадка на лунную поверхность в горном материковом районе между Морем Изобилия и Морем Кризисов в точке с координатами 56° 33′ в. д. и 3° 32′ с. ш. Космический аппарат «Луна-20» по конструкции аналогичен «Луне-16». Грунтозаборное устройство (параметры бурового снаряда такие же, как у аппарата «Луна-16») произвело бурение и забор грунта, который был помещен в контейнер возвращаемого аппарата. 23 февраля взлетная ступень стартовала с Луны, 25 февраля возвращаемый аппарат совершил мягкую посадку на Землю в расчетном районе. Масса грунта, доставленного на Землю, — 55 г.

«Луна-21» — космический аппарат, доставивший на поверхность Луны «Луноход-2»; запущен 8.1.1973. 16 января произведена мягкая посадка на Луну на восточной окраине Моря Ясности, внутри кратера Лемонье в точке с координатами 30° 27′ в, д. и 25° 51′ с. ш.

«Луна-22» — седьмой советский ИСЛ; запущен 29.5.1974. 2 июня аппарат вышел на селеноцентрическую орбиту. Масса космического аппарата 5700 кг. 9 и 13 июня проводились коррекции орбиты. Измерялось гравитационное поле Луны, осуществлялось альтиметрирование отдельных участков лунной поверхности в зонах возможной посадки космического аппарата; были получены и переданы на Землю изображения лунной поверхности, проводились научные исследования.

Космический аппарат «Луна-23» запущен 28.10.1974. 31 октября проведена коррекция траектории полета. 2.11.1974 аппарат «Луна-23» достиг окрестностей Луны и был переведен на селеноцентрическую орбиту. Для обеспечения посадки космического аппарата в расчетном районе Луны 4 и 5 ноября были проведены коррекции с понижением периселения до 17 км. 6.11.1974 осуществлена посадка в южной части Моря Кризисов. Посадка аппарата произошла на участке лунной поверхности с неблагоприятным рельефом, вследствие чего было повреждено устройство, предназначенное для взятия образцов лунного грунта.

«Луна-24» — третий космический аппарат, совершивший рейс Земля-Луна-Земля; запущен 9.8.1976. 11 августа была проведена коррекция траектории полета. 14.8.1976 космический аппарат достиг окрестностей Луны и был переведен на круговую селеноцентрическую орбиту с высотой над поверхностью Луны 115 км, наклонением к лунному экватору 120о. 16 и 17 августа проведены коррекции для формирования предпосадочной орбиты с низким периселением в 12 км и апоселением 120 км, 18.8.1976 осуществлена посадка в юго-восточном районе Моря Кризисов с координатами 12° 45′ с. ш. и 62° 12′ в. д. Грунтозаборное устройство (буровой снаряд имел внешний диаметр 15 мм, внутренний диаметр 8 мм, длина 3157 мм, ход 2575 мм) по команде с Земли произвело бурение лунного грунта на глубину ~2 м. Взятые образцы были помещены в контейнер возвращаемого аппарата взлетной ступени, которая 19 августа стартовала к Земле. 22.8.1976 возвращаемый аппарат с образцами лунного грунта достиг Земли и совершил мягкую посадку в расчетном районе. Масса грунта, доставленного на Землю, — 170,1 г.

Запуски космических аппаратов серии «Луна» осуществлялись ракетой-носителем — «Восток» («Луна-1»- «Луна-3»), ракетой- носителем «Молния» («Луна-4» — «Луна-14»), ракетой-носителем «Протон» с дополнительной 4-й ступенью («Луна-15″ — Луна-24»).

Ещё до начала космической эры люди мечтали о полётах на Луну и планеты Солнечной системы. Многие учёные создавали проекты космических кораблей, художники рисовали воображаемые картины высадки первых людей на Луну, писатели-фантасты предлагали в своих романах различные способы достижения заветной цели. Но никто не мог всерьёз предположить, что люди в самом деле отправятся на Луну на достаточно ранней стадии освоения космоса. А это произошло... Но обо всём по-порядку.

ПЕРВЫЕ ПОЛЁТЫ К ЛУНЕ.

2 января 1959 года в Советском союзе был осуществлён пуск ракеты-носителя «Восток-Л», которая вывела на траекторию полёта к Луне АМС «Луна-1» . Станция также имела названия «Луна-1D» и, как её прозвали журналисты, «Мечта» (фактически, это четвёртая попытка пуска к Луне, три предшествующих: «Луна-1A» - 23 сентября 1958г., «Луна-1B» - 11 октября 1958г., «Луна-1C» - 4 декабря 1958г. окончились неудачей из-за аварий ракеты-носителя). «Луна-1» прошла на расстоянии 6000 километров от поверхности Луны и вышла на гелиоцентрическую орбиту. Несмотря на то, что станция в Луну не попала, АМС «Луна-1» стала первым в мире космическим аппаратом, достигшим второй космической скорости, преодолевшим притяжение Земли и ставшим искусственным спутником Солнца. Специальное устройство, установленное на последней ступени ракеты-носителя, выбросило на высоте около 100 тыс. км натриевое облако. Эта искусственная комета была видна с Земли.

12 сентября 1959 года к спутнику нашей планеты стартовала автоматическая станция «Луна-2» («Лунник-2») . Она достигла Луны и доставила на её поверхность вымпел с изображением герба СССР. Впервые была проложена трасса Земля - Луна, впервые был нарушен извечный покой другого небесного тела. , представляла собой сферу из алюминиево-магниевого сплава диаметром 1,2 м. На ней были установлены три простейших прибора (магнитометр, сцинтилляционные счётчики и счётчики Гейгера, детекторы микрометеоритов), два из которых закреплялись на выносных штангах. Аппарат весом 390 кг на протяжении всего своего быстрого полёта к Луне был прикреплен к верхней ступени ракеты-носителя, он вонзился в поверхность Луны со скоростью свыше 3 км/с. Радиосвязь с ним оборвалась в районе края Моря Имбриум неподалеку от кратера Архимед.

Слева и в центре: Первым космическим аппаратом, упавшим на поверхность Луны, стала советская «Луна-2», присоединенная к последней ступени ракеты-носителя. Это произошло 13 сентября 1959 года.
Справа: «Луна-3», на счету которой ещё один триумф СССР - первые в мире снимки обратной стороны Луны.

Следующий триумф достался «Луне-3» , запущенной меньше чем через месяц. Этот аппарат весом 278 кг имел длину 1,3 м и диаметр 1,2 м. На его корпусе впервые в истории советской космонавтики установили солнечные батареи. Также впервые автоматический космический аппарат был оборудован системой ориентации В неё входили оптические датчики, которые "видели" Солнце и Луну, и микродвигатели ориентации, поддерживавшие станцию в строго определенном положении, когда объектив фототелевизионного устройства направлялся на . Главным прибором была фототелевизионная камера, передающая отдельные кадры, которая включилась 7 октября на расстоянии 65 000 км от Луны. В течение 40 минут было снято 29 кадров (по некоторым данным, на Земле удовлетворительно удалось принять лишь 17), на которых, в основном, были изображения обратной стороны Луны, которую до тех пор не видел никто . Процесс работы камеры заключался в том, что 35-миллиметровая пленка проявлялась, фиксировалась и сушилась прямо на борту, а затем просвечивалась световым лучом и преобразовывалась в аналоговое телевизионное изображение разрешением в 1000 строк, которое и передавалось на Землю.

Человечество впервые в истории увидело около 70 процентов обратной стороны Луны. Конечно, по сравнению с современными методами передачи изображений, качество сигнала было плохим, высоки были уровни шумов. Но несмотря на это, полёт «Луны-3» был выдающимся достижением, знаменующим целый этап космической эры.

В результате самых первых полётов к Луне было установлено, что у неё отсутствуют магнитное поле и пояса радиации. Измерения общего потока космического излучения, проведённые на траектории полётов и вблизи Луны, дали новые сведения о космических лучах и частицах, о микрометеорах в открытом космическом пространстве.

Следующим значительным достижением стали снимки Луны с близкого расстояния . 31 июля 1964 года аппарат «Рэйнджер 7» весом 366 кг вонзился в поверхность Моря Облаков со скоростью 9316 км/ч после того, как передал на Землю 4316 кадров. На последнем снимке была видна пятнистая поверхность, усеянная сотнями мелких кратеров. Качество изображения в тысячи раз превосходило изображения с лучших земных телескопов. Вслед за «Рэйнджером 7» последовали столь же успешные полёты «Рэйнджеров» 8 и 9 . Аппараты «Рэйнджер» были построены на такой же, как у «Маринера 2» , основе, над которой возвышалась похожая на башню конусообразная надстройка высотой 1,5 м. В её оконечности помещалась телевизионная система из шести камер общим весом 173 кг. Получаемые при помощи передающих телевизионных трубок изображения напрямую транслировались на Землю.

«Рэйнджер 7», «Луна-9» (модель) и «Сервэйер 1»

Первая мягкая посадка на Луну была осуществлена советской «Луной-9» , хотя строго говоря, её нельзя назвать мягкой. Спускаемая капсула «Луны-9» весом 100 кг, внутри которой установили телекамеру весом 1,5 кг, была состыкована с последней ступенью основного аппарата в течение всего полёта к Луне. На подлёте к поверхности включался тормозной двигатель тягой 4600 кг, снижая скорость спуска. На высоте 5 метров над поверхностью капсула отстреливалась от основного аппарата, совершая посадку с вертикальной скоростью 22 км/ч. Когда капсула остановила своё движение по поверхности Луны, корпус её раскрылся подобно четырем лепесткам цветка, и телекамера начала съемку лунной поверхности. Скорость её работы была сравнима со скоростью передачи изображений современными факсимильными аппаратами. Камера вращалась, совершая один оборот за 1 час 40 минут, снимая круговую панораму с разрешением 6000 строк и дальностью перспективы в 1,5 км. На покрытой пылью поверхности Луны лежало множество мелких камней разного размера. Это доказывало, что лунная пыль, по крайней мере, в Океане Бурь не образует глубокого слоя. Таким образом, «Луна-9» передала на Землю первые панорамные снимки лунной поверхности .

Первой по-настоящему мягкой посадкой стало прилунение американского «Сервэйера 1» в июне 1966 года с использованием посадочного двигателя. Всего в разных районах Луны совершили мягкую посадку пять «Сервэйеров» . Они передали на Землю ценные снимки, которые помогли руководству программы «Аполлон» выбрать места для высадки пилотируемых спускаемых аппаратов. Их данные были дополнены в ходе удивительно удачных полетов «Лунных орбитальных аппаратов» . Но СССР хотел быть первым и на лунной орбите, поэтому 31 марта 1966 года была запущена «Луна-10» .

«Луна-10» стала первым в мире искусственным спутником Луны. Впервые получены данные об общем химическом составе Луны по характеру гамма-излучения её поверхности. Было сделано 460 витков вокруг Луны. Связь с аппаратом прекратилась 30 мая 1966 года.

После первых успехов по изучению Луны (первая жесткая посадка зонда на поверхность, первый облет с фотографированием невидимой с Земли обратной стороны) перед учеными и конструкторами СССР и США, задействованными в «лунной гонке», объективно встала новая задача. Нужно было обеспечить мягкую посадку исследовательского зонда на поверхность Луны и научиться выводить на ее орбиту искусственные спутники.

Задача эта была непростой. Достаточно сказать, что Сергею Королеву, руководившему ОКБ-1, так и не удалось этого добиться. В 1963-1965 было осуществлено 11 запусков космических аппаратов (каждый удачно запущенный получал официальный номер серии «Луна») с целью мягкой посадки на Луне, и все они потерпели неудачу. Между тем, загруженность ОКБ-1 проектами была чрезмерной, и в конце 1965 года Королев был вынужден передать тему мягкого прилунения в КБ Лавочкина, которым руководил Георгий Бабакин. Именно «бабакинцам» (уже после смерти Королева) удалось войти в историю благодаря успеху «Луны-9».

Первая посадка на Луну

(Нажмите на картинку, чтобы посмотреть схему прилунения космического аппарата)

Вначале станция «Луна-9» 31 января 1966 года была доставлена ракетой на орбиту Земли, а затем с нее отправилась в сторону Луны. Тормозной двигатель станции обеспечил гашение посадочной скорости, а надувные амортизаторы защитили посадочный модуль станции от удара о поверхность. После их отстрела модуль развернулся в рабочее состояние. Полученные от «Луны-9» за время связи с ней первые в мире панорамные изображения лунной поверхности подтвердили теорию ученых о поверхности спутника, не покрытой значительным пылевым слоем.

Первый искусственный спутник Луны

Вторым успехом «бабакинцев», использовавших задел ОКБ-1, стал первый лунный искусственный спутник. Старт космического аппарата «Луна-10» состоялся 31 марта 1966 года, а успешный вывод на окололунную орбиту - 3 апреля. За более чем полуторамесячный период научные приборы «Луны-10» исследовали Луну и окололунное пространство.

Достижения США

Тем временем США, уверенно шедшие к своей главной цели - высадке человека на Луне, стремительно сократили разрыв с СССР и вырвались вперед. Пять космических аппаратов серии Surveyor совершили мягкое прилунение и провели важные исследования в местах посадки. Пять орбитальных картографов Lunar Orbiter составили детальную карту поверхности с высоким разрешением. Четыре испытательных пилотируемых полета космических кораблей Apollo, в том числе два с выходом на орбиту Луны, подтвердили правильность принятых при разработке и проектировании программы решений, а техника доказала свою надежность.

Первая высадка человека на луне

В экипаж первой лунной экспедиции вошли астронавты Нил Армстронг, Эдвин Олдрин м Майкл Коллинз. Космический корабль Apollo 11 отправился в полет 16 июля 1969 года. Гигантская трехступенчатая ракета Saturn V отработала без замечаний, и Apollo 11 отправился к Луне. Выйдя на окололунную орбиту, он разделился на орбитальный модуль Columbia и лунный модуль Eagle, пилотируемый астронавтами Армстронгом и Олдрином. 20 июля он прилунился на юго-западе Моря Спокойствия.

Спустя шесть часов после посадки, Нил Армстронг вышел из кабины лунного модуля и в 2 часа 56 минут 15 секунд по всемирному времени 21 июля 1969 года впервые в человеческой истории ступил на лунный реголит. Вскоре к командиру первой лунной экспедиции присоединился Олдрин. Они провели на поверхности Луны 151 минуту, разместили на ней атрибутику и научную аппаратуру, взамен загрузив в модуль 21,55 кг лунных камней.

Окончание «лунной гонки»

Оставив на поверхности посадочный блок, взлетная ступень Eagle стартовала с Луны и состыковалась с Columbia. Воссоединившись, экипаж направил Apollo 11 к Земле. Затормозившись в атмосфере со второй космической скоростью, командный модуль с астронавтами после более чем 8-суточного полета мягко опустился в волны Тихого океана. Главная цель «лунной гонки» была достигнута.

Обратная сторона луны

(Фотоснимок обратной стороны Луны с приземлившегося аппарата "Чаньэ-4" )

Это сторона невидимая с Земли. 27 октября 1959 года с лунной орбиты обратную сторону сфотографировала советская космическая станция "Луна-3", а спустя более полувека 3 января 2019 года китайский космический аппарат "Чаньэ-4" успешно приземлился на поверхность обратной стороны и прислал первый снимок с ее поверности.

Исследования Луны имеют длинную историю. Они начались еще до нашей эры, когда Гиппарх изучал движение Луны по звёздному небу, определил наклон лунной орбиты относительно эклиптики, размеры Луны и расстояние от Земли, а также выявил ряд особенностей движения.

С середины XIX века, в связи с открытием фотографии, начался новый этап исследования Луны: появилась возможность более детально анализировать поверхность Луны по подробным фотографиям (Уоррен де ла Рю и Льюис Резерфорд). В 1881 г. Пьер Жансен составил детальный «Фотографический атлас Луны».

В XX веке началась космическая эра, знания о Луне значительно расширились. Стал известен состав лунного грунта, учёные получили его образцы, составлена карта обратной стороны.

Изучение Луны автоматическими аппаратами

Впервые Луны достиг советский космический корабль «Луна-2» 13 сентября 1959 года. А впервые заглянуть на обратную сторону Луны удалось в 1959 г., когда советская станция «Луна-3» пролетела над ней и сфотографировала невидимую с Земли часть её поверхности. Ученые считают, что обратная сторона Луны представляет собой идеальное место для астрономической обсерватории. Оптические телескопы, размещенные здесь, не пробивались бы сквозь плотную земную атмосферу. А для радиотелескопов Луна послужила бы естественным щитом из твёрдых горных пород толщиной 3500 км, который надёжно прикрыл бы их от любых радиопомех с Земли.

Во второй половине XX века США начали активно готовиться к высадке на Луну. Но для подготовки к пилотируемому полёту НАСА запланировало несколько космических программ: «Рейнджер» (фотографирование ее поверхности), «Сервейер » (мягкая посадка и съёмки местности) и «Лунар орбитер» (детальное изображение поверхности Луны). В 1965-1966 гг. НАСА осуществил проект MOON-BLINK по исследованию необычных явлений (аномалий) на поверхности Луны . "Сервейры" 3,4 и 7 были укомплектованы ковшом-захватом для зачерпывания грунта.

СССР проводил исследования на поверхности Луны с помощью двух радиоуправляемых самоходных аппаратов, «Луноход-1», запущенный к Луне в ноябре 1970 г., и «Луноход-2» - в январе 1973 г. «Луноход-1» работал 10,5 земных месяцев, «Луноход-2» - 4,5 земных месяцев (то есть 5 лунных дней и 4 лунные ночи). Оба аппарата собрали и передали на Землю большое количество данных о лунном грунте и множество фотоснимков деталей и панорам лунного рельефа.

«Луноход-1»

«Лунохо́д-1» - первый в мире планетоход, успешно работавший на поверхности Луны. Принадлежит к серии советских дистанционно-управляемых самоходных аппаратов «Луноход» для исследования Луны, проработал на Луне одиннадцать лунных дней (10,5 земных месяцев).

«Луноход-1» был оборудован:

• двумя телекамерами (одна резервная), четырьмя панорамными телефотометрами;
• рентгеновским флуоресцентным спектрометром РИФМА;
• рентгеновским телескопом РТ-1;
• одометр-пенетрометром ПрОП;
• детектором радиации РВ-2Н;
• лазерным рефлектором ТЛ.

Автоматическая межпланетная станция «Луна-17» с «Луноходом-1» стартовала 10 ноября 1970 г. и вышла на орбиту искусственного спутника Луны, а 17 ноября 1970 г. станция благополучно прилунилась в Море Дождей, и «Луноход-1» съехал на лунный грунт.

За время нахождения на поверхности Луны «Луноход-1» проехал 10 540 м, обследовав площадь в 80 000 м 2 , передал на Землю 211 лунных панорам и 25 тысяч фотографий. Максимальная скорость движения составила 2 км/час. В 25 точках лунного грунта проведён его химический анализ. На «Луноходе-1» был установлен уголковый отражатель, с помощью которого ставились эксперименты по точному определению расстояния до Луны.

«Луноход-2»

«Лунохо́д-2» - второй из серии советских лунных дистанционно-управляемых самоходных аппаратов-планетоходов. Был предназначен для изучения механических свойств лунной поверхности, фотосъёмки и телесъёмки Луны, проведения экспериментов с наземным лазерным дальномером, наблюдений за солнечным излучением и прочих исследований.

15 января 1973 г. доставлен на Луну автоматической межпланетной станцией «Луна-21». Посадка произошла в 172 километрах от места прилунения «Аполлона-17». Система навигации «Лунохода-2» оказалась повреждена и наземный экипаж лунохода ориентировался по окружающей обстановке и Солнцу. Несмотря на это, аппарат преодолел бо́льшее расстояние, чем «Луна-1», так как был внедрён ряд нововведений, например, третья видеокамера на высоте человеческого роста.

За четыре месяца работы прошёл 37 километров, передал на Землю 86 панорам и около 80 000 кадров телесъёмки, но его дальнейшей работе помешал перегрев аппаратуры внутри корпуса. Официально работа «Лунохода-2» прекращена 4 июня 1973 г.

Космическая программа «Луна» была свернута в СССР в 1977 г. Запуск «Лунохода-3» был отменен.

В августе 1976 г. советская станция «Луна-24» доставила на Землю образцы лунного грунта, японский спутник «Hiten» полетел к Луне лишь в 1990 г. Далее были запущены два американских космических аппарата - «Clementine» в 1994 г. и «Lunar Prospector» в 1998 г.

«Клементина»

«Клементина» - объединённая миссия Командования воздушно-космической обороны Северной Америки и НАСА по испытанию военных технологий и параллельного произведения детальной фотосъемки поверхности Луны.

Зонд «Clementine» передал на Землю около 1,8 млн. снимков поверхности Луны в чёрно-белом изображении. «Клементина» - первый зонд, передавший научную информацию, подтверждающую гипотезу о наличии воды на полюсах Луны. Это очень важное открытие, что вода в твёрдом состоянии, присутствует на Луне. Жидкая вода не может находиться на лунной поверхности, так как она испаряется под воздействием солнечного света и затем рассеивается в космическом пространстве. Но еще с 1960-х годов существует гипотеза, о том, что водный лёд сохраняется в кратерах Луны, куда не могут проникать лучи Солнца или же залегает на большой глубине. И вот она подтверждена. В чем важность этого открытия? Лунные ледники могут обеспечить водой первых колонистов, при этом на Луне возможно появление растительности.

«Lunar Prospector»

«Lunar Prospector» - а мериканская автоматическая межпланетная станция для исследования Луны, созданная в рамках программы НАСА «Discovery». Запущена 7 января 1998 г. Завершила работу 31 июля 1999 г.

АМС « Lunar Prospector» предназначена для глобальной съёмки элементного состава поверхности Луны, исследования её гравитационного поля и внутреннего строения, магнитного поля и выделения летучих веществ. «Lunar Prospector’у» предстояло дополнить и уточнить изыскания «Клементины», а главное - проверить наличие льда.

«Lunar Prospector» был запущен 7 января 1998 года на ракете-носителе Athena-2. В течение 1998 года были решены большинство научных задач, ради которых запускался аппарат: уточнён возможный объём льда на южном полюсе Луны, его содержание в грунте учёные оценили как 1-10 % и ещё более сильный сигнал указывает на наличие льда на северном полюсе. На обратной стороне Луны магнитометром были обнаружены сравнительно мощные локальные магнитые поля, которые сформировали 2 небольшие магнитосферы диаметром около 200 км. По возмущениям в движении аппарата было обнаружено 7 новых масконов (регион литосферы планеты или естественного спутника, вызывающий положительные гравитационные аномалии).

Также была проведена первая глобальная спектрометрическая съемка в гамма-лучах, по итогам которой были составлены карты распределения титана, железа, алюминия, калия, кальция, кремния, магния, кислорода, урана, редкоземельных элементов и фосфора, создана модель гравитационного поля Луны, что позволяет очень точно рассчитывать орбиту спутников Луны.

В 1999 г. АМС закончила свою работу.

Автоматические исследования Луны в XXI веке

После окончания советской космической программы «Луна» и американской «Аполлон» исследования Луны с помощью космических аппаратов были практически прекращены.

Но в начале XXI века Китай начал свою программу освоения Луны. Она включает: доставку лунохода и отправку грунта на Землю, затем экспедицию на Луну и постройку обитаемых лунных баз. Остальные космические державы, конечно, не могли промолчать и снова развернули свои лунные программы. О планах будущих лунных экспедиций заявили Россия, Европа, Индия, Япония. Европейское космическое агентство 28 сентября 2003 г. запустило свою первую автоматическую межпланетную станцию (АМС) «Смарт-1». 14 сентября 2007 г. Япония запустила вторую АМС для исследования Луны «Кагуя». А 24 октября 2007 г. в лунную гонку вступила и КНР - был запущен первый китайский спутник Луны «Чанъэ-1». С помощью этой и следующей станций учёные создают объёмную карту лунной поверхности, что в будущем может поспособствовать амбициозному проекту колонизации Луны. 22 октября 2008 г. была запущена первая индийская АМС «Чандраян-1». В 2010 г. Китай запустил вторую АМС «Чанъэ-2».

В 2009 г. НАСА были запущены лунные орбитальные зонды- Lunar Reconnaissance Orbiter и Lunar Crater Observation and Sensing Satellite для сбора информации о лунной поверхности, поиска воды и подходящих мест для будущих лунных экспедиций. 9 октября 2009 г. космический аппарат LCROSS и разгонный блок «Центавр» совершили запланированное падение на поверхность Луны в кратер Кабеус , расположенный примерно в 100 км от южного полюса Луны, а потому постоянно находящийся в глубокой тени. 13 ноября НАСА сообщило о том, что с помощью этого эксперимента на Луне обнаружена вода.

К изучению Луны приступают частные компании. Был объявлен всемирный конкурс Google Lunar X PRIZE по созданию небольшого лунохода. В конкурсе участвуют несколько команд из разных стран, в том числе российская «Селеноход». Существуют планы по организации космического туризма с полётами вокруг Луны на российских кораблях - сначала на модернизированных «Союзах», а затем на разрабатываемых перспективных универсальных ПТКНП «Русь».

США собираются продолжать исследования Луны автоматическими станциями «GRAIL» (запущена в 2011 г.), «LADEE» (планируемой к запуску в 2013 г.) и др. Китай планирует запуск своей первой посадочной АМС «Чанъэ-3» в 2013 г., а затем лунохода к 2015 г. и АМС, возвращающей лунный грунт, к 2017 г. и строительства лунной базы к 2050 г. Япония объявила о будущих исследованиях Луны роботами. Индия планирует миссию в 2017 г. своего орбитального аппарата «Чандраян-2» и небольшого лунохода, доставляемого российской АМС «Луна-Ресурс», и дальнейшие исследования Луны вплоть до пилотируемых экспедиций. Россия сначала запускает многоэтапную программу исследования Луны автоматическими станциями «Луна-Глоб» в 2015 г., «Луна-Ресурс-2» и «Луна-Ресурс-3» с луноходами в 2020 и 2022 гг., «Луна-Ресурс-4» по возврату собранного луноходами грунта в 2023 г., а затем планирует пилотируемые экспедиции в 2030-х гг.

Ученые не исключают, что на Луне может находиться не только серебро, ртуть и спирты, но и прочие химические элементы и соединения. Водяной лёд, молекулярный водород указывают на то, что на Луне действительно есть ресурсы, которые могут быть использованы в будущих миссиях. Анализ топографических данных, присланных аппаратом LRO, и гравитационные измерения «Кагуя» показали, что толщина коры на обратной стороне Луны не постоянна и меняется с широтой места. Самые толстые участки коры соответствуют наибольшим возвышенностям, что характерно и для Земли, а самые тонкие обнаружены в приполярных широтах.

Вся эта вновь открытая лунная гонка связана с возможностью колонизации Луны. Что это значит?

Колонизация Луны

Под колонизацией Луны понимают заселение Луны человеком. Сейчас это не вымысел фантастических произведений, а реальные планы по строительству на Луне обитаемых баз. Бурное развитие космической техники позволяет надеяться, что колонизация космоса - вполне достижимая цель. В силу своей близости к Земле (три дня полёта) и достаточно хорошей изученности ландшафта, Луна уже давно рассматривается как кандидат для места создания человеческой колонии. Но хотя советские программы «Луна» и «Луноход» и американская программа «Аполлон» продемонстрировали практическую осуществимость полёта на Луну, они в то же время охладили энтузиазм создания лунной колонии. Это было вызвано тем, что анализ образцов пыли, доставленных космонавтами, показал очень низкое содержание в ней лёгких элементов, необходимых для жизни на Луне.

Для учёных лунная база является уникальным местом для проведения научных исследований в области планетологии, астрономии, космологии, космической биологии и других дисциплин. Изучение лунной коры может дать ответы на важнейшие вопросы об образовании и дальнейшей эволюции Солнечной системы, системы Земля-Луна, появлении жизни. Отсутствие атмосферы и более низкая гравитация позволяют строить на лунной поверхности обсерватории, оснащённые оптическими и радиотелескопами, способными получить намного более детальные и чёткие изображения удалённых областей Вселенной, чем это возможно на Земле, а обслуживать и модернизировать такие телескопы гораздо проще, чем орбитальные обсерватории. Луна обладает и разнообразными полезными ископаемыми: железом, алюминием, титаном; в поверхностном слое лунного грунта, реголите, накоплен редкий на Земле изотоп гелий-3, который может использоваться в качестве топлива для перспективных термоядерных реакторов. В настоящее время идут разработки методик промышленного получения металлов, кислорода и гелия-3 из реголита, найдены залежи водяного льда. Глубокий вакуум и наличие дешёвой солнечной энергии открывают новые горизонты для электроники, литейного производства, металлообработки и материаловедения. Луна также выглядит как весьма вероятный объект для космического туризма, который может привлечь значительное количество средств на её освоение, способствовать популяризации космических путешествий, обеспечивать приток людей для освоения лунной поверхности. Космический туризм будет требовать определённых инфраструктурных решений. Развитие инфраструктуры, в свою очередь, будет способствовать более масштабному проникновению человечества на Луну. Существуют планы использования лунных баз в военных целях для контроля околоземного космического пространства и обеспечения господства в космосе. Таким образом, колонизация Луны – вполне вероятное событие ближайших десятилетий.

ПЕРВЫЕ РАЗВЕДЧИКИ ЛУНЫ

Под редакцией: члена-корреспондента АН СССР, лауреата Ленинской премии Бориса РАУШЕНБАХА;

летчика-космонавта СССР, дважды Героя Советского Союза, кандидата технических наук Валерия КУБАСОВА; кандидата технических наук, лауреата Ленинской премии Глеба МАКСИМОВА.

Техника Молодежи 1979г., N2, с.28-29 С запуском первых искусственных спутников Земли ученые получили возможность изучать недоступное им раньше космическое пространство с помощью прямых измерений. Но это были лишь первые шаги в пределах весьма крохотной области солнечной системы... А над горизонтом ярко сияла Луна, знакомая каждому с детства. С изобретением телескопов она приблизилась к людям, и они открыли на ней "моря", горы и кратеры. Но люди видели только одну сторону Луны, всегда обращенную к Земле. Невидимая сторона оставалась тайной "за семью печатями". Да что говорить, даже характер поверхности Луны вызывал бурные споры. Одни ученые считали, что Луна покрыта толстым, в несколько метров, слоем пыли. Другие же - породами, несколько напоминающими земные туфовые. Во время одной из дискуссий С. П. Королев взял лист бумаги, начертил категорическое: "Луна твердая", и подписался. Бумагу отдал на память стороннику "лунной пыли". Конечно, разрешить подобные умозрительные споры могли только космические аппараты. С созданием в Советском Союзе мощной ракеты-носителя, способной выводить аппараты на орбиты искусственных спутников Земли, у специалистов, которых возглавлял С. П. Королев, появилось естественное желание достигнуть Луны. Но для этого нужно было расширить возможности ракеты-носителя, придать ей новое качество. Ведь для выведения спутника Земли на орбиту достаточно развить так называемую первую космическую скорость - около 8 км/с. Чтобы вырваться из пут земного тяготения, этой скорости уже недостаточно. Она должна возрасти до 11,2 км/с. Итак, прежде всего следовало повысить мощность ракеты-носителя. Задачу эту удалось решить, установив на нее дополнительную ступень. Одновременно в конструкторском бюро С. П. Королева были разработаны первые космические аппараты для исследования Луны. 2 января 1959 года состоялся первый в истории старт в сторону ночного светила. "Луна-1", или, как назвали ее журналисты, "Мечта", прошла вблизи Луны и стала первым в истории искусственным спутником Солнца. При полете с помощью научной аппаратуры велись измерения в космическом пространстве (от Земли до орбиты Луны), которые благодаря радиотелеметрической системе передавались на Землю. Интересно, что полет станции можно было наблюдать и визуально - специальное устройство, установленное на последней ступени ракеты-носителя (а она мчалась почти по той же траектории, что и отделившаяся от нее станция), выбросило на высоте около 100 тыс. км натриевое облако. Эту искусственную комету видели люди во многих странах. 12 сентября 1959 года к спутнику нашей планеты стартовала автоматическая станция "Луна-2". Через два дня она достигла Луны, доставила на ее поверхность вымпел с изображением герба СССР. Впервые была проложена трасса Земля - Луна, впервые был нарушен извечный покой другого небесного тела. "Луна-1" и "Луна-2" по своей конструкции были не очень сложными. Они решали совершенно определенные задачи: отработку и проверку точности выведения аппаратов на межпланетные орбиты, проверку возможности поддержания радиосвязи с ними на значительных расстояниях, исследование свойств космического пространства между Землей и Луной и вблизи Луны. Так, при их полете изучались магнитные поля Земли и Луны, радиационные пояса, космические лучи, метеорные частицы. Принципиально новой стала автоматическая межпланетная станция "Луна-3". Впервые автоматический космический аппарат получил систему ориентации, причем в качестве источников тока для питания аппаратуры использовались солнечные батареи. На АМС было установлено также фототелевизионное устройство. Новой станции предстояло облететь Луну, "взглянуть" на ее обратную сторону и сфотографировать, а при возвращении к Земле передать изображения из космоса. Вот для этого и была установлена система ориентации. В нее входили оптические датчики, которые "видели" Солнце и Луну, и микродвигатели ориентации, поддерживавшие станцию в строго определенном положении, когда объектив фототелевизионного устройства направлялся на поверхность обратной стороны Луны. Необычным было и само фототелевизионное устройство. Это не просто фотоаппарат, но и проявочное устройство, и передатчик (через бортовую радиолинию) полученных после обработки изображений. Необычной была и конфигурация солнечных батарей. Дело в том, что на всей траектории полета, кроме участка фотографирования, станцию не ориентировали на Солнце. В то же время для выполнения всей программы работ ее химические батареи нуждались в постоянной подзарядке. И тогда, после сложных расчетов, в которых пришлось учесть общую компоновку АМС, требования теплового режима, была выбрана оптимальная форма солнечных батарей, позволяющая при любом положении станции относительно Солнца получать ток практически одинаковой величины. Старт "Луны-3" 4 октября 1959 года прозвучал салютом в честь второй годовщины начала космической эры. 7 октября автоматическая межпланетная станция сфотографировала обратную сторону Луны с расстояния 60 тыс. км и передала целую серию фотографий на Землю, где их с нетерпением ждали ученые. Конечно, сегодня эти фотографии оставляют желать много лучшего. Но они были первыми. Расшифровав их, специалисты получили уникальный научный материал. На снимках видны как участки невидимой с Земли поверхности Луны, так и небольшая область с уже известным рельефом. Это позволило привязать доселе неведомые объекты лунной поверхности с уже известными и таким образом определить их координаты. Оказалось, что на обратной стороне Луны в отличие от видимой ее части мало "морей", что там преобладают горные районы. В результате первых полетев к Луне было установлено, что у нее отсутствуют магнитное поле и пояса радиации. Измерения общего потока космического излучения, проведенные на траектории полетов и вблизи Луны, дали новые сведения о космических лучах и частицах, о микрометеорах в открытом пространстве. Полученная информация позволила перейти к созданию еще более сложных, еще более совершенных космических аппаратов.

Автоматические межпланетные станции "Луна-1", "Луна-2"

Автоматическая межпланетная станция "Луна-3"

На схеме - устройство автоматической межпланетной станции "Луна-3". Цифрами обозначены: 1. Иллюминатор для фотографических аппаратов. 2. Приборы для научных исследований. 3. Тепловые экраны. 4. Секции солнечных батарей. 5. Жалюзи системы терморегулирования. 6. Антенна. 7. Солнечный датчик. 8. Двигатель системы ориентации.