Космическая программа «Луна»
(2 Голосов)
Освоение Солнечной системы
27.07.2012 12:25

 

Космическая станция «Луна-17» на поверхности Луны

 

«Луна» космическая программа Советского Союза, в рамках которой в период с 1958 по 1976 годы было осуществлено 33 запуска автоматических межпланетных станций к Луне, из который успешными оказались 16.

Автоматические межпланетные станции первой серии получили названия «Луна-1», «Луна-2» и «Луна-3».  Однако до успешного запуска «Луны-1» были предприняты 3 неудачные попытки запуска других космических аппаратов серии, которые и должны были стать первыми в мире межпланетными станциями: речь идет о «Луне-1A», «Луне-1B» и «Луне-1C» (которые были запущены 23 сентября, 11 октября и 4 декабря 1958 года соответственно, но утрачены вследствие аварии ракеты-носителя).

Успешный запуск первой в мире автоматической межпланетной станции «Луна-1» состоялся 2 января 1959 года, правда, этот космический аппарат не достиг поверхности Луны, а пролетел мимо неё на расстоянии 6000 км. Зато была впервые в мире достигнута вторая космическая скорость, что позволило аппарату выйти на гелиоцентрическую орбиту и стать опять же первым в мире искусственным спутником Солнца. 

Вторая серия советских автоматических межпланетных станций включила в себя космические аппараты, начиная с «Луны-4» по «Луну-24».

Несколько неудачно запущенных к Луне станций (в случае достижения ими околоземной орбиты) были названы искусственными спутниками Земли и получили условные наименования «Спутник» или «Космос». При этом те межпланетные станции, которые не достигли даже околоземной орбиты, никаких официальных названий не получили. Поэтому эти утраченные советские космические аппараты носят названия, присвоенные им международными экспертами, например, «Луна-1964A». Кроме того, в рамках программы «Луна» состоялось несколько экспериментальных полетов межпланетных станций, целью которых было опробование систем посадки (прилунения).

Целью экспедиций космических аппаратов «Луна-4» - «Луна-9» (серия E-6) была мягкая посадка на поверхность Луны. Однако все эти запуски, кроме последнего, оказались в той или иной степени неудачными: часть аппаратов была утрачена вследствие аварии ракеты-носителя, другие стали искусственными спутниками Солнца, третьи не смогли совершить мягкую посадку, и лишь «Луне-9» удалось стать первой в мире межпланетной станцией, совершившей мягкую посадку на другой планете.

Первые космические аппараты серии E-6 были запущены еще в начале 1963 года («Спутник-25» и «Луна-1963A»), однако лишь третьему по счету космическому аппарату удалось хотя бы покинуть орбиту Земли, им стала межпланетная станция «Луна-4», запущенная 2 апреля 1963 года. Однако верхняя ступень ракеты-носителя вывела её на неправильную орбиту, и станция пролетела мимо Луны на расстоянии 8336,2 км от неё. После 4 последующих неудачных запусков («Луна-1964A», «Луна-1964B», «Космос-60» и «Луна-1965A») наконец-то удалось направить на поверхность Луны следующую  по очереди станцию, «Луну-5», запущенную 9 мая 1965 года. Однако Центр управления потерял контроль над основным двигателем станции, и 12 мая 1965 года она рухнула на поверхность Луны. Причиной аварии «Луны-5» оказалось неуправляемое вращение станции. «Луна-6», запущенная 6 июня 1965 года, прошла в 159 218 км от поверхности Луны вследствие неправильной корректировки траектории её полета. У «Луны-7», которая была запущена 4 октября 1965 года перед посадкой отказала система контроля положения, вследствие чего не запустился тормозной двигатель станции. «Луна-8», запущенная 3 декабря 1965 года, начала вращаться через 9 секунд после запуска тормозного двигателя и совершила жесткую посадку на поверхности Луны.

3 февраля 1966 года состоялась первая в истории космонавтики успешная посадка на другой планете автоматической межпланетной станции «Луна-9», запущенной 31 января 1966 года. Она прилунилась на дне океана Бурь. Станция осуществляла замер уровня радиации на поверхности Луны и отправляла на Землю панорамные изображения поверхности планеты. После посадки она проработала до 6 февраля 1966 года, пока не разрядились аккумуляторные батареи. Это техническое достижение имело также огромное политическое значение, так как Советский Союз победил в соревновании с США и первым в мире добился мягкой посадки спускаемого космического аппарата на Луне.

Усовершенствованной версией «Луны-9» была «Луна-13» (E-6M). Эта станция совершила посадку на Луне 24 декабря 1966 года. Стартовый вес межпланетных станций «Луна 4» - «Луна-9» и «Луна-13» составлял от 1446 до 1620 кг. Однако спускаемые аппараты весили после посадки уже всего 90-113 кг. Запуск вышеперечисленных автоматических межпланетных станций осуществлялся с помощью ракеты-носителя «Молния».

Станции «Луна-10», «Луна-11», «Луна-12» и «Луна-14» (серии E-6S, E-6LF и E-6LS) были орбитальными спутниками Луны, которые использовали корпус и основную начинку спускаемых аппаратов серии E-6, однако вместо посадочного блока, имели на борту приборный отсек. Как и спускаемые космические аппараты, орбитальные станции использовали энергию аккумуляторных батарей, вследствие чего время их работы на орбите Луны ограничивалось всего несколькими неделями. Эти станции также были запущены с помощью ракет-носителей «Молния».

Первый запуск орбитальной станции серии E-6S состоялся 1 марта 1966, но отказала верхняя ступень ракеты, так что станция осталась на орбите Земли под кодовым названием «Космос-111». Второй, успешный запуск станции серии E-6S состоялся чуть позже, и 3 апреля 1966 года «Луна-10» вышла на орбиту Луны. На борту станции осуществлялись эксперименты по измерению магнитного поля Луны и отслеживанию микрометеоритов и частиц. По изменению их орбиты впервые удалось определить концентрацию масс в коре Луны.

«Луна-11» была орбитальной станцией усовершенствованной серии E-6LF, она была запущена 24 августа 1966. Эта станция была оснащена кинокамерой, при этом пленка проявлялась на борту, а изображение оцифровывалось, однако эксперимент не удался из-за проблем с наведением камеры. «Луна-11» передавала данные с орбиты Луны до 31 октября 1966 года. Эксперимент с киносъемкой был успешно повторен «Луной-12», которая была запущена 22 октября 1966 года.

В 1968 году последовало 2 очередных запуска с целью выведения на орбиту Луны орбитальных станций серии E-6LS. Первый из них («Луна-1968A) закончился аварией ракеты-носителя, но запущенная 7 апреля 1968 года «Луна-14» была успешно выведена на орбиту Луны. На борту этой станции в том числе испытывалась система связи для советской программы пилотируемых полетов на Луну, а также проводились научные эксперименты.

Все это время Советский Союз использовал для запуска межпланетных станций ракету-носитель «Молния» с максимальным полезным грузом около 1600 кг. Для запуска следующей серии станций пришлось использовать гораздо более мощную ракету «Протон», способную доставить к Луне около 6000 кг груза. Целью первых космических аппаратов, запущенных с помощью новой ракеты, была доставка на Землю образцов лунного грунта. Речь идет о межпланетных станциях «Луна-15», «Луна-16», «Луна-18», «Луна-20», «Луна-23» и «Луна-24» (серии E-8-5 и E-8-5M). Они состояли из посадочной ступени и возвратной ступени (для запуска с Луны) с небольшой посадочной капсулой для посадки на Землю (капсула для возвращения на землю). Посадка на Луну осуществлялась в несколько этапов. Сначала станции выходили на окололунную орбиту, после чего в течение нескольких дней орбита изменялась таким образом, чтобы ближайшая к Луне точка орбиты находилась над районом посадки. Эта точка орбиты постепенно понижалась до поверхности Луны, а остаточная скорость гасилась с помощью ракетного двигателя. После прилунения извлекался образец лунного грунта с помощью сверла и перемещался в капсулу для возвращения на Землю. Запуск с Луны и возвращение на Землю происходили напрямую, при этом посадочная капсула затормаживалась с помощью парашюта и совершала посадку на территории Советского Союза. При весе приземлившейся посадочной капсулы 39 кг, масса образцов лунного грунта составляла всего около 100-200 граммов.

Первые возвращаемые межпланетные станции серии E-8-5 должны были раньше американцев доставить на Землю лунный грунт. Запуск первой такой станции 14 июня 1969 года («Луна-1969B») сорвался из-за отказа ракеты «Протон». Следующая станция «Луна-15» была запущена 13 июля 1969 года, то есть на 3 дня раньше американской станции «Аполлон-11». Однако она совершила жесткую посадку 21 июля 1969 года. 3 последующих запуска в сентябре и октябре 1969 года и феврале 1970 года («Космос-300», «Космос-305» и «Луна-1970A»), оказались в той или иной степени неудачными из-за отказов ракеты-носителя «Протон» на околоземной орбите. Поскольку Советский Союз все равно уступил США первенство в вопросе доставки на Землю лунного грунта, было решено отложить на время следующий запуск и усовершенствовать возвращаемую межпланетную станцию. «Луне-16», запущенной 12 сентября 1970 года, первой из советских станций удалось доставить на Землю образцы лунного грунта. «Луна-18», запущенная 2 сентября 1971 года, потерпела аварию при посадке на Луне и была потеряна. «Луна-20», запущенная 14 февраля 1972 года, прилунилась приблизительно в 1800 метрах от «Луны-18» и смогла добыть лишь 55 граммов лунного грунта, так как сверло смогло погрузиться в поверхность луны лишь на 15 см.

Для получения большего количества лунной породы было разработано улучшенное сверло, способное погружаться на глубину до 2 метров. Возвращаемые межпланетные станции, оснащенные таким сверлом, получили обозначение E-8-5M. «Луна-23», запущенная 28 октября 1974 года, прилунилась успешно, но при посадке повредилось сверло, поэтому взять образцы грунта не удалось. Следующий запуск, состоявшийся 16 октября 1975 года, закончился падением ракеты-носителя («Луна-1975A»). Последняя межпланетная станция этого типа, «Луна-24», запущенная 9 августа 1976 года доставила на Землю 170 граммов лунного грунта.

За счет отказа от возвратной ступени для запуска с Луны удалось увеличить полезный груз, доставляемый на Луну нижней ступенью возвращаемых межпланетных станций серии E-8-5. Это преимущество было трижды использовано для доставки на Луну луноходов. Серия этих автоматических межпланетных станций получила обозначение E-8.

Первый запуск лунохода состоялся уже 19 февраля 1969 года, то есть еще до первого запуска межпланетной станции серии E-8-5. Однако обшивка отсека для полезного груза ракеты-носителя «Протон» была раздавлена приблизительно через 1 минуту полета, что привело к разрушению самой ракеты и полезного груза. Факт неудачного запуска межпланетной станции с луноходом на борту долгое время держался в секрете, а позже эта станция получила международное название «Луна-1969A».

17 ноября 1970 года «Луна-17» доставила на Луну самодвижущийся аппарат «Луноход-1». Луноход дистанционно управлялся с Земли. Для навигации использовались изображения окружающей местности, передаваемые с помощью телевизионных камер. Через регулярные промежутки времени Центр управления получал имеющие высокое разрешение панорамные кадры окружающей поверхности Луны. Кроме того, луноход исследовал лунный грунт с помощью пенетрометра (твердомера) и рентгенофлюоресцентного спектрометра. Масса «Лунохода-1» составляла 756 кг, высота 1,35 м, длина 2,21 м, а ширина 2,15 м. Его центральной частью был наполненный азотом резервуар, в котором располагалось техническое оборудование. Снабжение электроэнергией осуществляли солнечные элементы, установленные на его крышке. От охлаждения во время лунной ночи аппарат защищало небольшое количество полония-210, который имеет период полураспада продолжительностью 138 дней и при распаде выделяет тепло. За 322 дня своей работы «Луноход-1» прошел по поверхности Луны 10,54 км. Он сделал около 20 000 снимков и выполнил 206 панорамных съемок. Установленный на нем пенетрометр измерил в 500 местах физические свойства лунной поверхности. В 25 местах поверхность Луны была исследована с помощью рентгенофлюоресцентного спектрометра. В общей сложности было обследовано или снято с помощью телекамер 80 000 м² лунной поверхности. В конце концов луноход вышел из строя, так как теплоотдача полониевых источников тепла по прошествии почти 3 периодов полураспада снизилась до 1/7 от начальной интенсивности.

«Луноход-2» был доставлен на Луну межпланетной станцией «Луна-21» 15 января 1973 года. Хотя его миссия продолжалась всего 5 месяцев, этот луноход массой 840 кг прошел более 37 км. В конце концов пришлось досрочно прервать программу его исследований в связи с тем, что он заехал в лунный кратер, и его солнечные элементы покрылись пылью.

Запуск «Луны-25» с «Луноходом-3» на борту был запланирован на 1977 год. Почему эта экспедиция не состоялась, до сих пор остается загадкой.

Межпланетные станции «Луна-19» и «Луна-22» (серия E-8LS) были орбитальными спутниками Луны. Установленный на «Луне-19» радиолокационный высотомер измерял профиль лунной поверхности. Гамма-спектрометр, установленный на «Луне-22» определял ионизирующее излучение при распаде калия, урана и тория, а панорамная камера составляла полосовые изображения поверхности Луны с разрешением 100 x 400 м.

«Луна-19» была запущена 28 сентября 1971 года и проработала на орбите Луны до 20 октября 1972 года. «Луна-22» была запущена 29 мая 1974 года и проработала на лунной орбите до 2 сентября 1975 года.