Хронология установки приборов на борту космического телескопа 4 страница

Система электропитания лунохода со­стоит из СБ и химических буферных батарей, а также приборов автоматического управления. Управление приводом СБ осуществляет­ся с Земли; при этом крышка может быть установлена на любой угол в пределах от 0 до 180°, необходимый для максимального ис­пользования солнечного излучения.

Бортовой радиокомплекс обеспечивает приём команд из Центра управления и передачу информации с борта аппарата на Землю. Ряд систем радиокомплекса используется не только при работе на поверхности Луны, но и на участке пере­лёта с Земли на Луну. Две ТВ системы лунохода служат для решения самостоятельных задач. Система малокадрового ТВ пред­назначена для передачи на Землю ТВ изображений местности, необходимых экипажу, управляющему с Земли движе­нием лкнохода. Возможность и целесооб­разность применения такой системы, для которой характерна более низкая по срав­нению с вещательным ТВ стандартом скорость передачи изображения, была продиктована специфическими лунными усло­виями. Основные из них – медленное измене­ние ландшафта при движении лунохода. Вторая ТВ система служит для получе­ния панорамного изображения окружаю­щей местности и съёмки участков звёзд­ного неба, Солнца и Земли с целью аст­роориентации. Система состоит из четы­рёх панорамных телефотокамер.

Самоходное шасси предназначено для перемещения лунохода по поверхности Лу­ны. Характеристика шасси: число ко­лёс – 8 (все ведущие); колёсная база – 170 мм; колея – 1600 мм; диаметр коле­са по грунтозацепам – 510 мм; ширина колеса – 200 мм; отношение массы шас­си к полной массе лунохода – 1/9. Шасси выполнено таким образом, чтобы луноход имел вы­сокую проходимость и надёжно работал в течение длительного времени при минимпльной собственной массе и потребляемой электроэнергии. Шасси обеспечивает передвижение лунохода вперёд (с двумя скоростями) и назад, повороты на месте и в движении. Оно состоит из ходовой части (упругая подвеска и движитель), блока автоматики, системы безопасности движения, прибора и комплекса датчиков для определения механических свойств грунта и оценки проходимости шасси. Поворот достигается за счёт различной частоты вращения колёс правого и левого бортов и изменением направления их вращения. Торможение осуществляется переключением тяговых электродвигателей шасси в режиме электродинамического торможения. Для удержания лунохода на уклонах и его полной остановки включаются дисковые тормоза с электромагнитным управлением. Блок автоматики управляет движением лунохода по радиокомандам с Земли, измеряет и контролирует основные параметры самоходного шасси и автоматическую работу приборов для исследования механических свойств лунного грунта. Система безопасности движения обеспечивает автоматическую остановку лунохода при предельных углах крена и дифферента и перегрузках электродвигателей колёс. Прибор для определения механических свойств лунного грунта позволяет опе­ративно получать информацию о грунто­вых условиях движения. Пройденный путь определяется по числу оборотов ведущих колёс. Для учёта их пробуксов­ки вносится поправка, определяемая с помощью свободно катящегося девято­го колеса, которое специальным приводом опускается на грунт и поднимается в ис­ходное положение. Управление аппара­том осуществляется из Центра дальней космической связи экипажем в составе коман­дира, водителя, штурмана, оператора, бортинженера.

Режим движения выбирался в резуль­тате оценки ТВ информации и оператив­но поступающих телеметрических данных о крене, дифференте, пройденном пути, состоянии и режимах работы приводов колёс. В условиях космического вакуума, ра­диации, значитительных перепадов температуры и сложного рельефа местности по трассе движения все системы и научные приборы лунохода функционировали нормально, обеспечив выполнение как основной, так и дополнительной программ научных исследований Луны и космического пространства, а также инженерно-конструкторских испытаний. «Луноход-1» детально обследовал лун­ную поверхность на площади 80 000 м 2 . С помощью ТВ систем было получено более 200 панорам и свыше 20 000 снимков поверхности. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грун­та, а в 25 точках проведён анализ его химического состава. Пройденное расстояние 10 км 540 м. Длительность активного функ­ционирования «Лунохода-1» составила 301 сут 6 ч 37 мин; прекращение работы было вызвано выработкой ресурсов его изотопного источника теплоты. В конце работы он поставлен на практически го­ризонтальной площадке в такое положе­ние, при котором уголковый отражатель обеспечил многолетнее проведение ла­зерной локации его с Земли.

2 сентября 1971 г. с территории нашей страны была запущена ракета-носитель с автоматической станцией «Луна-18» на борту. Цель полета этой станции заключалась в проведении дальнейших научных исследований Луны и окололунного космического пространства. Через несколько дней после вывода на окололунную орбиту «Луна-18» сошла с нее и достигла поверхности Луны в районе материка, окружающего Море Изобилия. При этом прилунение станции в сложных топографических условиях оказалось неблагоприятным.

Через несколько недель, 28 сентября 1971 г. был осуществлен запуск новой автоматической станции «Луна-19».

Основное назначение этой станции заключалось в проведении длительных научных исследований Луны и окололунного космического пространства с орбиты искусственного спутника Луны. 14 февраля 1972 г. состоялся запуск автоматической станции «Луна-20», которая предварительно была выведена на селеноцентрическую орбиту, а 21 февраля осуществила мягкую посадку в горной материковой области между Морем Изобилия и Морем Кризисов. При этом была успешно решена научно-техническая задача посадки автоматического аппарата в район со сложным рельефом поверхности.

Специальный механизм «Луны-20» произвел бурение и забор образцов лунного грунта и поместил их в контейнер возвращаемого аппарата станции. Используя посадочную ступень как платформу, космическая ракета «Луна–Земля» с возвращаемым аппаратом стартовала с Луны, и 25 февраля возвращаемый аппарат станции успешно приземлился точно в заданном районе нашей страны. Поисковая группа в сложных метеорологических условиях быстро обнаружила «лунную посылку». Ученые приступили к изучению образцов грунта, доставленных из материковой области Луны. Тем самым была вписана новая страница в историю освоения космоса и значительно расширен диапазон возможностей исследования небесных тел с помощью автоматов.

Полет станции «Луна-20» принес результаты, представляющие исключительную ценность для ученых. Нет сомнения в том, что, проведя разностороннее изучение образцов лунной породы (на Землю удалось доставить 55 г материковой породы), доставленных «Луной-20» из материкового района, и сопоставив их с результатами анализа «морских» образцов лунного грунта, доставленных на Землю «Луной-16», ученые обнаружат новые факты и материалы, представляющие исключительный интерес для космогонии, геологии, геохимии Земли и других планет Солнечной системы.

8 января 1973 г. к Луне была запущена АМС «Луна-21». 16 января 1973 г. станция «Луна-21» доставила «Луноход-2» на территорию кратера Лемонье у восточной границы Моря Ясности в точке с координатами 30° 27" в. д. и 25° 51" с. ш.

Выбор указанного района посадки дикто­вался целесообразностью получения но­вых данных из сложной зоны сочленения моря и материка. Усовершенствование конструкции и бортовых систем, а также установка дополнительных приборов и расши­рение возможностей аппаратуры позво­лили значительно повысить манёврен­ность и выполнить большой объём научных исследований. За 5 лунных дней в усло­виях сложного рельефа «Луноход-2» прошёл расстояние 37 км, выполняя все команды экипажа из Центра управления.

Первый период исследования Луны начался 17-18 января, когда «Луноход-2» начал движение от места посадки в юго-восточном направлении по базальтовой лаве, обходя кратеры и валуны. На принятых на Земле панорамных изображениях был хорошо виден окружающий ландшафт, в том числе горы, окаймляющие Море Ясности.

«Луноход-2» имел длину по ходовой части 221 см, колею 160 см, диаметр колеса 51 см, стартовую массу 840 кг.

Рис. 7.20. «Луноход-2» («Луна-21»):

1 – магнитометр; 2 – малонаправленная антенна; 3 – остронаправленная антенна; 4 – механизм наведения антенны; 5 – солнечная батарея (преобразует энергию солнечного излучения в электроэнергию для подразрядки химических батарей); 6 – откидная крышка (закрыта во время передвижения и в период лунной ночи); 7 – панорамные телефотокамеры горизонтального и вертикального обзора; 8 – изотопный источник тепловой энергии с отражателем и девятое колесо для измерения пройденного пути (в задней части аппарата); 9 – грунтозаборное устройство (в сложенном положении); 10 – штыревая антенна; 11 – мотор-колесо; 12 – герметичный приборный отсек; 13 – анализатор химического состава грунта «Рифма-М» (рентгеновский спектрометр) в сложенном положении; 14 – стереоскопическая пара телевизионных камер с блендами и противопылевыми крышками; 15 – оптический уголковый отражатель (изготовлен во Франции); 16 – телевизионная камера с блендой и противопылевой крышкой

Автоматическая станция «Луна-22» является седьмым отечественным ИСЛ, она была запущен 29 мая 1974 г. 2 июня «Луна-22» вышел на селено-центрическую орбиту с параметрами: перисе­лений 219 км, апоселений 222 км, накло­нение орбиты к плоскости лунного эква­тора 19°35", период обращения 2 ч 10 мин. Стартовая масса «Луны-22» составляла 5700 кг.

При полете станции «Луна-22» в течение 18 мес ее активного существования проводились обширная программа маневров на окололунной орбите и съемка лунной поверхности. Кроме того, измерялось гамма-излучение поверхности с целью выявления ее детального химического состава. Слежение за параметрами орбиты способствовало определению характеристик аномалий гравитационного поля Луны, обусловленных местными концентрациями плотных пород. Над таким районом космический аппарат испытывает более сильное притяжение, приводящее к незначительному искривлению орбиты.

28 октября 1974 г. к луне была запущена станция «Луна-23». 31 октября проведена коррекция траектории полёта и 2 ноября 1974 г. «Луна-23» достигла окрестно­стей Луны и была переведена на селеноцентрическую орбиту с параметрами: перисе­лений 94 км, апоселений 104 км, накло­нение 136°, период обращения 1 ч 57 мин. Для обеспечения ее посадки в расчёт­ном районе Луны 4 и 5 ноября были проведе­ны коррекции с понижением периселения до 17 км. 6 ноября 1974 г. была осуществлена посад­ка в южной части Моря Кризисов. Посадка «Луны-23» произошла на участке лунной по­верхности с неблагоприятным рельефом, вследствие чего было повреждено уст­ройство, предназначенное для взятия образ­цов лунного грунта.

Станция «Луна-24» была запущена 9 августа 1976 г. и стала третьей автоматической межпланетной станцией совершившей рейс Земля – Луна – Земля. 11 августа была проведена коррек­ция траектории полёта станции, а 14 августа 1976 г. она до­стигла окрестностей Луны и была переведёна на круговую селеноцентрическую орбиту с высотой над поверхностью Луны 115 км, наклонением к лунному экватору 120°, периодом обращения 1 ч 59 мин. 16 и 17 августа были проведены коррекции для форми­рования предпосадочной орбиты с низким периселением в 12 км и апоселением 120 км. 18 августа 1976 г. была осуществлена посадка в юго-восточнее района Моря Кризисов с коорди­натами 12°45" с. ш. и 62°12" в. д. Грунтозаборное устройство (буровой снаряд имел внешний диаметр 15 мм, внутренний – 8 мм, длину 3157 мм, ход 2575 мм) по коман­де с Земли произвело бурение лунного грунта.

После «Луны-16» грунтозаборное устройство было существенно модифицировано и при полете «Луны-24» бур был погружен на глубину почти 2 м. В полости бура находилась эластичная оболочка, которая по мере его углубления наполнялась, как при начинении колбасы. По окончании бурения заполненная оболочка (диаметром 8 мм, длиной 1600 мм) извлекалась, свертывалась, подобно тросу на лебедке, и упаковывалась в возвращаемый аппарат. Разгруженное буровое устройство отбрасывалось от верхней части аппарата, запускались двигатели взлетной ступени, обеспечивая вертикальный подъем и разгон до скорости 2,7 км/с. Место взятия проб грунта было выбрано с таким расчетом, что, выйдя из зоны притяжения Луны, взлетная ступень оказывалась на траектории прямого попадания на Землю, благодаря чему исключалась необходимость промежуточной коррекции. Через трое суток возвращаемая капсула вернулась на Землю, и образцы грунта массой 170 г были извлечены для исследований.

Планировалось в 1977 г. доставить на Луну при помощи межпланетной станции «Луна-25» третий лунный самоходный аппарат «Луноход-3» (запуск не состоялся).

В 1975 г. в КБ МЗЛ был изготовлен очередной луноход – 8ЕЛ №205 (Луноход-3). Аппарат стал новым шагом вперед по сравнению со своими предшественниками.

Совершенной стала телевизионная система лунохода – она была стереоскопической. Конструктивные отличия «Лунохода-3» от предыдущих моделей заключались в размещении двух телекамер на подъемной платформе, а также возможности одновременной передачи на Землю изображения с обеих телекамер для стереоскопического обзора местности (несмотря на то, что у предыдущих моделей были парные телекамеры, работать они могли только поодиночке, и просто резервировали друг друга). Телевизионная стереопара стояла в поворотном гермоблоке, который значительно расширял возможности обзора. Теперь аппарату было достаточно повернуть стоящий на выносной штанге гермоблок, а не разворачиваться целиком для обзора местности. Луноход был полностью укомплектован научным оборудованием, прошел весь цикл наземных испытаний и был подготовлен к экспедиции на Луну. Запуск станции Е8 №205 планировался на 1977 г. под названием «Луна-25». Однако ракета 8К82К стала активно использоваться для вывода на стационарную орбиту советских спутников связи. Лишнего носителя для пуска Луны-25 не нашлось. Луноход 8ЕЛ №205 вместо Луны попал в музей НПО имени Лавочкина. Там он находится и в настоящее время

Автоматические межпланетные станции серии «Луна» запускались в Советском Союзе с начала 1959 г. За этот период они обеспечили решение следующих научно-технических задач: пролет вблизи Луны и достижение ее поверхности, облет и фотографирование Луны, отработку мягкой посадки на ее поверхность, полет по окололунным орбитам, взятие грунта из морского и материкового районов Луны и доставку его на Землю, доставку и долговременное функционирование на поверхности Луны автоматических самоходных лабораторий.

Отечественные станции серии «Зонд». Цель запусков автоматических межпланетных станций этой серии заключается в изучении космического пространства, отработке техники дальних космических полетов с возвращением на Землю, а также в проведении разносторонних исследований Луны и окружающего ее космического пространства.

Первая автоматическая станция «Зонд-1» была запущена 2 апреля 1964 г. в целях отработки космической системы (ракета-носитель и АМС) для дальних межпланетных полетов.

В процессе полета станции проведено две коррекции ее траектории соответственно на расстоянии 560 тыс. км и 14 млн. км от Земли.

В результате полета станции «Зонд-1» был получен большой объем научной информации о космическом пространстве и данные о работе ее бортовых систем.

Запуск второй станции этой серии был произведен в ноябре 1964 г. в направлении планеты Марс. Основной целью запуска являлась отработка бортовых систем станции в реальных условиях длительного космического полета. При полете «Зонда-2» впервые были испытаны шесть плазменных двигателей, которые в течение продолжительного времени обеспечивали необходимое положение станции относительно Солнца.

В программе селенографических исследований важное место занял полет автоматической станции «Зонд-3» (рис. 7.21), запуск которой в сторону Луны был осуществлен в июле 1965 г. с целью отработки бортовых систем станции в условиях длительного космического полета и проведения разнообразных исследований в межпланетном космическом пространстве. Была сфотографирована та часть невидимой с Земли стороны Луны, которая осталась неохваченной при съемке, произведенной ранее с помощью АМС «Луна-3». Новые изображения отличались высоким качеством и дали возможность получить детальные сведения о рельефе обратной стороны Луны. Таким образом, после полета «Зонда-3» практически была завершена глобальная съемка всей поверхности естественного спутника нашей планеты.

Рис. 7.21. Автоматическая станция «Зонд»:

1 – остронаправленная антенна;

2 – возвращаемый аппарат;

3 – служебный отсек с двигателями маневрирования и системой управления ориентацией;

4 – приборный отсек;

5 – солнечная батарея

Однако развитие ракетно-космической техники ставило перед учеными все более и более сложные проблемы в исследованиях межпланетного пространства и планет Солнечной системы.

Существо некоторых из этих проблем заключалось, например, в том, что на первых этапах развития космонавтики научная информация, поступавшая на Землю с борта автоматических межпланетных станций, передавалась только по радиотелеметрическим и телевизионным каналам. Ни одна межпланетная станция не была возвращена на Землю и непосредственно не доставила результаты своих исследований в руки ученых.

Именно поэтому к концу 60-х гг. на повестку дня был поставлен вопрос о создании космических аппаратов, способных осуществить доставку информации из межпланетного космического пространства непосредственно на Землю.

Следует отметить, что возвращение космического аппарата из межпланетного полета представляет собой чрезвычайно сложную техническую задачу, которая является во много раз более сложной, чем осуществление возвращения на Землю ее искусственных спутников. Дело в том, что, возвращаясь из межпланетного космического пространства, КА входит в земную атмосферу со второй космической скоростью, составляющей более 11 км/с, в то время как скорость возвращающихся спутников Земли составляет около 8 км/с.

Для решения задач по отработке средств и методов возвращения космических аппаратов после полетов их по межпланетным трассам, и в частности после облета Луны, в конце 60-х гг. в нашей стране были созданы конструктивно новые АМС, которые продолжили серию «Зонд». Они состояли из двух отсеков: приборного и спускаемого аппарата. Приборный отсек с его системами и аппаратурой предназначается для обеспечения полета АМС по межпланетной трассе, а СА с комплектующей его аппаратурой используется для проведения разнообразных научно-технических исследований в процессе полета станции и доставки результатов этих исследований на Землю.

Первая такая станция «Зонд-4» была запущена в марте 1968 г. Основной целью ее полета было изучение дальних областей околоземного космического пространства, а также проведение отработки новых бортовых систем и агрегатов станции и проверка эффективности принятых конструктивных решений.

Вторая станция этой конструкции «Зонд-5» стартовала с Земли 15 сентября 1968 г. Целью полета станции являлся облет Луны, проведение научных исследований на трассе «Земля-Луна-Земля» и возвращение со второй космической скоростью на Землю. В процессе полета «Зонд-5» осуществил облет Луны при минимальном расстоянии 1950 км, а при подлете к Земле с расстояния 90 000 км произвел ее фотографирование. 21 сентября спускаемый аппарат «Зонда-5» вошел через сравнительно узкий «коридор» в атмосферу Земли и достиг акватории Индийского океана. Ученые получили фотографии Земли, сделанные в космосе, и результаты научных исследований.

Таким образом, в этом полете впервые в мире было осуществлено возвращение КА после облета Луны на Землю со второй космической скоростью.

10 ноября 1968 г. была запущена в сторону Луны автоматическая станция «Зонд-6» (рис. 7.22). Программа ее полета предусматривала облет Луны, научные исследования и возвращение на Землю с осуществлением управляемого спуска, который дает возможность выбрать район приземления, уменьшает перегрузки и нагрев аппарата во время его движения в атмосфере.

Многие научно-технические проблемы были решены автоматическими станциями «Зонд-7» и «Зонд-8», которые в 1969-1970 гг. также облетели Луну и вернулись на Землю.

Рис. 7.22. Схема полета АМС «Зонд-6»

«Зонд-7», запущенный 8 августа 1969 г., облетел Луну 11 августа 1969 г. доставил на Землю цветные фотографии Луны и Земли 14 августа 1969 г. Стал первым аппаратом лунной серии «Зонд», который безопасно доставил бы космонавтов на Землю. В процессе полета «Зонда-8», запущенного 20 октября 1970 г., отрабатывался вариант возвращения станции на Землю со стороны северного полушария. В процессе полета также производилось фотографирование Луны и Земли. «Зонда-8» облетел Луну 24 октября 1970 г. и 27 октября 1970 г. его спускаемый аппарат успешно возвратился на Землю.

Полеты автоматических межпланетных станций серии «Зонд» позволили получить большой объем разнообразной научной информации о ближайшем к Земле небесном теле, включая снимки лунной поверхности.

На этом исследование отечественными КА Луны было прекращено на долгие годы и только в 2013 г. с космодрома Шрихарикота на индийской ракете-носителе GSLV-2 в одной связке с орбитальным аппаратом «Чандраян-2» планируется осуществить запуск к Луне российского посадочного КА «Луна-Ресурс» , который доставит в одну из приполярных областей Луны индийский луноход. В ходе миссии с помощью российской научной аппаратуры будут проведены исследования состава, структуры и тепловых свойств реголита, внутреннего строения Луны, плазменной и пылевой экзосферы, образующейся при воздействии на поверхность Луны космических лучей, электромагнитных излучений и микрометеоритов. Одновременно с работой посадочного аппарата будут проводиться глобальное изучение Луны и ее окрестностей с борта орбитального индийского КА «Чандраян-2».

В 2015 г. к Луне планируется запустить российскую станцию «Луна-Глоб» – один из проектов российской космической программы, реализуемой НПО им. С.А. Лавочкина, по исследованию и практическому использованию Луны и окололунного пространства автоматическими беспилотными аппаратами. Целью этого проекта является запуск автоматического зонда, который должен осуществить облёт Луны и выбрать подходящие площадки для последующих спускаемых аппаратов.

Американские станции серии «Рейнджер». Первые три попытки ВВС США запустить к Луне АМС «Пионер» в августе, октябре и ноябре 1958 г. потерпели неудачу, поскольку не была развита достаточная скорость для выхода на отлетную траекторию; аналогично закончился эксперимент армии США.

В конце концов армии США удалось обеспечить пролет космического аппарата на некотором расстоянии от Луны, но это произошло лишь после аналогичного успеха СССР.

Хотя первые американские «Пионеры» не выполнили основной цели – пролета вблизи Луны, они впервые произвели измерения межпланетного магнитного поля и протяженности радиационного пояса Земли.

Первые АМС «Пионер» обладали весьма ограниченными возможностями. Поэтому в 1961-1965 гг. НАСА приступило к совершенно новой программе разработки существенно более крупного стандартизированного космического аппарата, способного выполнить детальные исследования Луны и планет. Эта программа, именуемая «Рейнджер» (Ranger), первоначально предусматривала осуществление пяти полетов: двух испытательных и трех эксплуатационных. Аппараты передавали изображения Луны до момента столкновения. На каждом «Рейнджере» было по шесть телекамер: две камеры F-канала (full) с разными углами обзора и 4 камеры P-канала (partial). Последнее изображение было получено между 2,5 и 5 секундами перед столкновением с высоты около 5 км для канала F и между 0,2 и 0,4 секундами до столкновения с высоты около 600 м для канала P.

«Рейнджер-1 и -2», запущенные РН «Атлас-Аджена» 23 августа и 18 ноября 1961 г. соответственно, были первыми базовыми стандартизированными космическими станциями, предназначенными для технических исследований и измерений в окружающем пространстве на высоких околоземных орбитах. При запусках обоих аппаратов не состоялось повторное включение двигателей верхних ступеней РН и были достигнуты лишь низкие орбиты с малым временем существования. Тем не менее полеты позволили получить некоторую научную и техническую информацию.

АМС следующей серии были оснащены тормозными двигателями, которые, как полагали, позволят доставить на поверхность Луны сейсмометр, рассчитанный на «жесткую» посадку. После удара при встрече с поверхностью Луны со скоростью до 200 км/ч сейсмометр должен был самостоятельно прийти в рабочее состояние и передавать информацию о сейсмических характеристиках и падении метеоритов в течение последующих 60-90 сут. К сожалению, ракета-носитель аппарата «Рейнджер-3» (запущен 26 января 1962 г., неисправность системы наведения, потерял Луну на расстоянии 36589 км) сообщила ему избыточную скорость, что сделало невозможной встречу с Луной. Однако все системы аппарата оставались в рабочем состоянии, и был проведен большой объем исследований в полете, включая впервые выполненный промежуточный маневр коррекции орбиты. С АМС «Рейнджер-4 и -5» возникли трудности на начальных этапах полетов. С помощью передатчиков, которые были установлены на посадочных капсулах, используемых в качестве маяков, осуществлялось управление аппаратом «Рейнджер-4» (запущен 23 апреля 1962 г.). Из-за неисправности компьютерного таймера произошло падение «Рейнджера-4» на обратную сторону Луны. Это была первая американская АМС, достигшая Луны. Управление аппаратом «Рейнджер-5» (запущен 18 октября 1962 г.) велось в течение 11 сут. Из-за неисправности питания аппарата, он потерял Луну, пролетев на расстоянии 725 км от нее, вышел на орбиту вокруг Солнца.

После этого был проведен тщательный анализ всех систем аппарата с целью выявления и модернизации элементов, обладающих недостаточной надежностью, а также резервирования наиболее ответственных элементов, чтобы гарантировать успех последующих запусков.

Полет АМС «Рейнджер-6» (запущена 30 января 1964 г.) протекал успешно до момента включения съемочной камеры. Впоследствии было установлено, что во время запуска образовалась дуга высокого напряжения, повредившая телевизионную аппаратуру. Аппарат вышел на цель, но не передал ни единого изображения. Столкновение аппарата с Луной произошло в районе моря Спокойствия.

После реконструкции системы 28 июля 1964 г. был запущен аппарат «Рейнджер-7» (рис. 7.23), полет которого в отличие от предшествующих стал выдающимся успехом: было передано более 4300 высококачественных телевизионных изображений Луны, полученных перед контактом с поверхностью. Первое изображение было получено с высоты 2110 км.Последнее изображение, снятое с высоты 1600 м, охватывало площадь 30 × 50 м; на нем были отчетливо видны кратеры диаметром до 1 м. Разрешение этого последнего изображения составляло около 0,5 м. После 68,6 ч полёта, «Рейнджер-7» врезался в область между морем Облаков и океаном Бурь (впоследствии названную Море Познанное – Mare Cognitum)

Полеты аппаратов «Рейнджер-8 и -9» (запущен 17 февраля и 21 марта 1965 г. соответственно) прошли успешно, было передано соответственно 7137 и 5814 телевизионных изображений лунной поверхности. В соответствии с программой полета аппарат «Рейнджер-8» должен был приблизиться к Морю Спокойствия по пологой траектории с углом наклона 42°, чтобы при съемках охватить большую площадь. Даже при значительной боковой составляющей скорости разрешение на последнем изображении было менее 2 м. Столкновение «Рейнджера-8» с Луной произошло 20 февраля 1965г.

Рис. 7.23. Автоматическая станция «Рейнджер-7»:

1 – малонаправленная антенна;

2 – отверстие для шести телевизионных камер (двух с большими и четырех с малыми углами обзора);

3 – замок крепления солнечных батарей;

4 – раскладные панели солнечных батарей (2 шт.);

5 – аккумуляторные батареи;

6 – газовый баллон реактивной системы ориентации;

7 – остронаправленная антенна;

8 – электронное оборудование системы ориентации;

9 – телевизионная подсистема

Наведение аппарата «Рейнджер-9» производилось на кратер Альфонса диаметром 130 км, падение произошло 24 марта 1965 г. с отклонением в пределах 5 км от расчетной точки, разрешение на последнем снимке достигло 0,3 м.

«Рейнджер-7, -8, -9», выполнившие задачу, име­ли массу около 365 кг, высота (в развёрнутом положении) 3,13 м, поперечный размер с раскрытыми панелями СБ 4,57 м. КА состоит из герметичного отсека и ферменной конструкции. В отсеке размещаются часть служебного оборудования и ТВ камеры, на ферменной конструкции – служебное оборудование. Электропитание от СБ (мощность ~ 200 Вт). В трехосной систе­ме ориентации используются солнечные датчики и инерииальный измерительный блок, в качестве исполнительных органов – микро­двигатели, работающие на сжатом азоте. Корректирующая ДУ на гидразине имеет тягу ~230 Н. Для передачи ТВ изоб­ражений служат 2 передатчика мощно­стью по 60 Вт, для передачи телеметрической информации – передатчик мощностью 3 Вт. Передатчики работают на частоте 960 МГц, используя остронаправленную (диа­метр отражателя 1,2 м) и всенаправленную антенны. КА несёт шесть ТВ камер (об­щая масса 172 кг), скомпонованных в два комплекта по три камеры. Каждая ка­мера первого комплекта имеет угол зре­ния 2,1°, фокусное расстояние 25 мм и светосилу 0,95. Для каждой камеры вто­рого комплекта эти величины имеют зна­чения: 25°, 76 мм и 20.

Луноход-1 был первым из двух автоматических аппаратов, изучавших Луну в рамках советской программы «Луноход».

Космический корабль, доставивший Луноход-1 на поверхность Луны, назывался Луна-17. Луноход-1 стал первым управляемым колесным роботом, который работал за пределами Земли. Дата начала работы аппарата на Луне - 17 ноября 1970 года. Луноход-2 был запущен спустя три года.
«Луноход» - транспортное устройство, управляемое автоматически, способное передвигаться по Луне и предназначенное для проведения исследования Луны.

Перед советскими учеными и конструкторами при разработке и создании первого автоматического лунохода встала необходимость решения комплекса сложных проблем. Надо было создать совершенно новый тип машины, способной длительное время функционировать в необычных условиях открытого космоса на поверхности другого небесного тела. Основные задачи: создание оптимального двигателя с высокой проходимостью при малых массе и энергопотреблении, обеспечивающего надежную работу и безопасность движения, систем дистанционного управления движением лунохода; обеспечение необходимого теплового режима с помощью системы терморегулирования, поддерживающей температуру газа в приборных отсеках, температуру элементов конструкции и оборудования, расположенных внутри герметичных отсеков и вне их (в открытом космосе в периоды лунных дней и ночей), в заданных пределах; выбор источников питания, материалов для элементов конструкции: разработка смазочных материалов и систем смазок для условий вакуума и другое.

Научная аппаратура лунохода должна была обеспечить: изучение топографии местности; определение химического состава и физико-механических свойств грунта; исследование радиационной обстановки на трассе перелета к Луне и на ее поверхности; изучение рентгеновского космического излучения; эксперименты по лазерной локации Луны. Первый луноход - советский “Луноход-1″ был доставлен на Луну космическим аппаратом “Луна-17″ и проработал на ее поверхности почти год (с 17.11.1970 по 4.10.1971).

“Луноход-1″ состоит из двух частей: герметичного приборного отсека с аппаратурой и самоходного шасси. Масса “Лунохода-1″ 756 кг, длина (с открытой крышкой) 4,42 м, ширина 2,15 м, высота 1,92 м. Приборный отсек служит для размещения аппаратуры бортовых систем и зашиты ее от воздействия внешней среды в условиях космоса. Имеет форму усеченного конуса с выпуклыми верхним и нижним днищами. Корпус отсека изготовлен из магниевых сплавов, обеспечивающих достаточные прочность и легкость. Верхнее днище отсека используется как радиатор-охладитель в системе терморегулирования и закрывается крышкой. В период лунной ночи крышка закрывает радиатор и препятствует отводу теплоты из отсека благодаря тепловому излучению радиатора. В течение лунного дня крышка открыта, и элементы солнечных батарей, расположенные на ее внутренней стороне, обеспечивают подзарядку аккумуляторов, питающих бортовую аппаратуру электроэнергией.

В приборном отсеке размещены системы терморегулирования, электропитания, приемные и передающие устройства радиокомплекса, приборы системы дистанционного управления и электронно-преобразовательного устройства научной аппаратуры. В передней части расположены: иллюминаторы ТВ камер, электрический привод подвижной остронаправленной антенны, служащей для передачи на Землю ТВ изображений лунной поверхности; малонаправленная антенна, обеспечивающая прием радиокоманд и передачу телеметрической информации, научные приборы и оптический уголковый отражатель, изготовленный во Франции. По левому и правому бортам установлены: 2 панорамные телефотокамеры (в каждой паре одна из камер конструктивно объединена с определителем местной вертикали), 4 штыревые антенны для приема радиокоманд с Земли. Для подогрева газа, циркулирующего внутри аппарата, служит изотопный источник тепловой энергии. Рядом с ним расположен прибор для определения физико-механических свойств лунного грунта.

Резкие температурные перепады при смене дня и ночи на поверхности Луны, а также большая разница температур между деталями аппарата, находящимися на солнечной стороне и в тени, сделали необходимой разработку специальной системы терморегулирования. При низких температурах в период лунной ночи для обогрева приборного отсека автоматически прекращается циркуляция газа-теплоносителя по контуру охлаждения и газ направляется в контур подогрева.
Система электропитания лунохода состоит из солнечных и химических буферных батарей, а также приборов автоматического управления. Управление приводом солнечных батарей осуществляется с Земли; при этом крышка может быть установлена на любой угол в пределах от 0 до 180°, необходимый для максимального использования солнечного излучения.

Бортовой радиокомплекс обеспечивает прием команд из Центра управления и передачу информации с борта аппарата на Землю. Ряд систем радиокомплекса используется не только при работе на поверхности Луны, но и на участке перелета с Земли на Луну. Две ТВ системы лунохода служат для решения самостоятельных задач. Система малокадрового телевидения предназначена для передачи на Землю ТВ изображений местности, необходимых экипажу, управляющему с Земли движением лунохода. Возможность и целесообразность применения такой системы, для которой характерна более низкая по сравнению с вещательным телевизионным стандартом скорость передачи изображения, была продиктована специфическими лунными условиями. Основное из них - медленное изменение ландшафта при движении лунохода. Вторая ТВ система служит для получения панорамного изображения окружающей местности и съемки участков звездного неба, Солнца и Земли с целью астроориентации. Система состоит из четырех панорамных телефотокамер.
Самоходное шасси предназначено для перемещения лунохода по поверхности Луны. Характеристика шасси: число колес - 8 (все ведущие); колесная база - 170 мм; колея - 1600 мм; диаметр колеса по грунтозацепам - 510 мм; ширина колеса - 200 мм. Шасси выполнено таким образом, чтобы луноход имел высокую проходимость и надежно работал в течение длительного времени при минимальной собственной массе и потребляемой электроэнергии. Шасси обеспечивает передвижение “Лунохода” вперед (с двумя скоростями) и назад, повороты на месте и в движении. Оно состоит из ходовой части (упругая подвеска и движитель), блока автоматики, системы безопасности движения, прибора и комплекса датчиков для определения механических свойств грунта и оценки проходимости шасси. Поворот достигается за счет различной частоты вращения колес правого и левого бортов и изменением направления их вращения. Торможение осуществляется переключением тяговых электродвигателей шасси в режим электродинамического торможения. Для удержания лунохода на уклонах и его полной остановки включаются дисковые тормоза с электромагнитным управлением. Блок автоматики управляет движением лунохода по радиокомандам с Земли, измеряет и контролирует основные параметры самоходного шасси и автоматическую работу приборов для исследования механических свойств лунного грунта. Система безопасности движения обеспечивает автоматическую остановку лунохода при предельных углах крена и дифферента и перегрузках электродвигателей колес.Прибор для определения механических свойств лунного грунта позволяет оперативно получать информацию о движения. Пройденный путь определяется по числу оборотов ведущих грунтовых условиях колес. Для учета их пробуксовки вносится поправка, определяемая с помощью свободно катящегося девятого колеса, которое специальным приводом опускается на грунт и поднимается в исходное положение. Управление аппаратом осуществляется из Центра дальней космической связи экипажем в составе командира, водителя, штурмана, оператора, бортинженера.

Режим движения выбирался в результате оценки телевизионной информации и оперативно поступающих телеметрических данных о крене, дифференте, пройденном пути, состоянии и режимах работы приводов колес. В условиях космического вакуума, радиации, значительных перепадов температур и сложного рельефа местности по трассе движения все системы и научные приборы лунохода функционировали нормально, обеспечив выполнение как основной, так и дополнительных программ научных исследований Луны и космического пространства, а также инженерно-конструкторских испытаний.

“Луноход-1″ детально обследовал лунную поверхность на площади 80000 м2. С помощью ТВ систем было получено более 200 панорам и свыше 20000 снимков поверхности. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта, а в 25 точках проведен анализ его химического состава. Пройденное расстояние 10 км 540 м. Длительность активного функционирования “Лунохода-1″ составила 301 сутки 6 ч 37 мин; прекращение работы было вызвано выработкой ресурсов его изотопного источника теплоты. В конце работы он поставлен на практически горизонтальной площадке в такое положение, при котором уголковый отражатель обеспечил многолетнее проведение лазерной локации его с Земли.

16.1.1973 с помощью автоматической станции “Луна-21″ в район восточной окраины Моря Ясности (древний кратер Лемонье) был доставлен “Луноход-2″. Района посадки был выбран, чтобы получить новые данных о сложной зоне сочленения лунного «моря» и «материка». Усовершенствование конструкции и бортовых систем, а также установка дополнительных приборов и расширение возможностей аппаратуры позволили значительно повысить маневренность и выполнить большой объем научных исследований. За 5 лунных дней в условиях сложного рельефа “Луноход-2″ прошел расстояние 37 км.

Луноход-1 был первым из двух автоматических аппаратов, изучавших Луну в рамках советской программы «Луноход». Космический корабль, доставивший Луноход-1 на поверхность Луны, назывался Луна-17. Луноход-1 стал первым управляемым колесным роботом, который работал за пределами Земли. Дата начала работы аппарата на Луне — 17 ноября 1970 года. Луноход-2 был запущен спустя три года.

«Луноход» — транспортное устройство, управляемое автоматически, способное передвигаться по Луне и предназначенное для проведения исследования Луны.

Перед советскими учеными и конструкторами при разработке и создании первого автоматического лунохода встала необходимость решения комплекса сложных проблем. Надо было создать совершенно новый тип машины, способной длительное время функционировать в необычных условиях открытого космоса на поверхности другого небесного тела. Основные задачи: создание оптимального двигателя с высокой проходимостью при малых массе и энергопотреблении, обеспечивающего надежную работу и безопасность движения, систем дистанционного управления движением лунохода; обеспечение необходимого теплового режима с помощью системы терморегулирования, поддерживающей температуру газа в приборных отсеках, температуру элементов конструкции и оборудования, расположенных внутри герметичных отсеков и вне их (в открытом космосе в периоды лунных дней и ночей), в заданных пределах; выбор источников питания, материалов для элементов конструкции: разработка смазочных материалов и систем смазок для условий вакуума и другое.

Научная аппаратура лунохода должна была обеспечить: изучение топографии местности; определение химического состава и физико-механических свойств грунта; исследование радиационной обстановки на трассе перелета к Луне и на ее поверхности; изучение рентгеновского космического излучения; эксперименты по лазерной локации Луны. Первый луноход — советский “Луноход-1″ был доставлен на Луну космическим аппаратом “Луна-17″ и проработал на ее поверхности почти год (с 17.11.1970 по 4.10.1971).

“Луноход-1″ состоит из двух частей: герметичного приборного отсека с аппаратурой и самоходного шасси. Масса “Лунохода-1″ 756 кг, длина (с открытой крышкой) 4,42 м, ширина 2,15 м, высота 1,92 м. Приборный отсек служит для размещения аппаратуры бортовых систем и зашиты ее от воздействия внешней среды в условиях космоса. Имеет форму усеченного конуса с выпуклыми верхним и нижним днищами. Корпус отсека изготовлен из магниевых сплавов, обеспечивающих достаточные прочность и легкость. Верхнее днище отсека используется как радиатор-охладитель в системе терморегулирования и закрывается крышкой. В период лунной ночи крышка закрывает радиатор и препятствует отводу теплоты из отсека благодаря тепловому излучению радиатора. В течение лунного дня крышка открыта, и элементы солнечных батарей, расположенные на ее внутренней стороне, обеспечивают подзарядку аккумуляторов, питающих бортовую аппаратуру электроэнергией.

В приборном отсеке размещены системы терморегулирования, электропитания, приемные и передающие устройства радиокомплекса, приборы системы дистанционного управления и электронно-преобразовательного устройства научной аппаратуры. В передней части расположены: иллюминаторы ТВ камер, электрический привод подвижной остронаправленной антенны, служащей для передачи на Землю ТВ изображений лунной поверхности; малонаправленная антенна, обеспечивающая прием радиокоманд и передачу телеметрической информации, научные приборы и оптический уголковый отражатель, изготовленный во Франции. По левому и правому бортам установлены: 2 панорамные телефотокамеры (в каждой паре одна из камер конструктивно объединена с определителем местной вертикали), 4 штыревые антенны для приема радиокоманд с Земли. Для подогрева газа, циркулирующего внутри аппарата, служит изотопный источник тепловой энергии. Рядом с ним расположен прибор для определения физико-механических свойств лунного грунта.

Резкие температурные перепады при смене дня и ночи на поверхности Луны, а также большая разница температур между деталями аппарата, находящимися на солнечной стороне и в тени, сделали необходимой разработку специальной системы терморегулирования. При низких температурах в период лунной ночи для обогрева приборного отсека автоматически прекращается циркуляция газа-теплоносителя по контуру охлаждения и газ направляется в контур подогрева.
Система электропитания лунохода состоит из солнечных и химических буферных батарей, а также приборов автоматического управления. Управление приводом солнечных батарей осуществляется с Земли; при этом крышка может быть установлена на любой угол в пределах от 0 до 180°, необходимый для максимального использования солнечного излучения.

Бортовой радиокомплекс обеспечивает прием команд из Центра управления и передачу информации с борта аппарата на Землю. Ряд систем радиокомплекса используется не только при работе на поверхности Луны, но и на участке перелета с Земли на Луну. Две ТВ системы лунохода служат для решения самостоятельных задач. Система малокадрового телевидения предназначена для передачи на Землю ТВ изображений местности, необходимых экипажу, управляющему с Земли движением лунохода. Возможность и целесообразность применения такой системы, для которой характерна более низкая по сравнению с вещательным телевизионным стандартом скорость передачи изображения, была продиктована специфическими лунными условиями. Основное из них — медленное изменение ландшафта при движении лунохода. Вторая ТВ система служит для получения панорамного изображения окружающей местности и съемки участков звездного неба, Солнца и Земли с целью астроориентации. Система состоит из четырех панорамных телефотокамер.

Самоходное шасси предназначено для перемещения лунохода по поверхности Луны. Характеристика шасси: число колес — 8 (все ведущие); колесная база — 170 мм; колея — 1600 мм; диаметр колеса по грунтозацепам — 510 мм; ширина колеса — 200 мм. Шасси выполнено таким образом, чтобы луноход имел высокую проходимость и надежно работал в течение длительного времени при минимальной собственной массе и потребляемой электроэнергии. Шасси обеспечивает передвижение “Лунохода” вперед (с двумя скоростями) и назад, повороты на месте и в движении. Оно состоит из ходовой части (упругая подвеска и движитель), блока автоматики, системы безопасности движения, прибора и комплекса датчиков для определения механических свойств грунта и оценки проходимости шасси. Поворот достигается за счет различной частоты вращения колес правого и левого бортов и изменением направления их вращения. Торможение осуществляется переключением тяговых электродвигателей шасси в режим электродинамического торможения. Для удержания лунохода на уклонах и его полной остановки включаются дисковые тормоза с электромагнитным управлением. Блок автоматики управляет движением лунохода по радиокомандам с Земли, измеряет и контролирует основные параметры самоходного шасси и автоматическую работу приборов для исследования механических свойств лунного грунта. Система безопасности движения обеспечивает автоматическую остановку лунохода при предельных углах крена и дифферента и перегрузках электродвигателей колес.Прибор для определения механических свойств лунного грунта позволяет оперативно получать информацию о движения. Пройденный путь определяется по числу оборотов ведущих грунтовых условиях колес. Для учета их пробуксовки вносится поправка, определяемая с помощью свободно катящегося девятого колеса, которое специальным приводом опускается на грунт и поднимается в исходное положение. Управление аппаратом осуществляется из Центра дальней космической связи экипажем в составе командира, водителя, штурмана, оператора, бортинженера.

Режим движения выбирался в результате оценки телевизионной информации и оперативно поступающих телеметрических данных о крене, дифференте, пройденном пути, состоянии и режимах работы приводов колес. В условиях космического вакуума, радиации, значительных перепадов температур и сложного рельефа местности по трассе движения все системы и научные приборы лунохода функционировали нормально, обеспечив выполнение как основной, так и дополнительных программ научных исследований Луны и космического пространства, а также инженерно-конструкторских испытаний.

“Луноход-1″ детально обследовал лунную поверхность на площади 80000 м2. С помощью ТВ систем было получено более 200 панорам и свыше 20000 снимков поверхности. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта, а в 25 точках проведен анализ его химического состава. Пройденное расстояние 10 км 540 м. Длительность активного функционирования “Лунохода-1″ составила 301 сутки 6 ч 37 мин; прекращение работы было вызвано выработкой ресурсов его изотопного источника теплоты. В конце работы он поставлен на практически горизонтальной площадке в такое положение, при котором уголковый отражатель обеспечил многолетнее проведение лазерной локации его с Земли.

16.1.1973 с помощью автоматической станции “Луна-21″ в район восточной окраины Моря Ясности (древний кратер Лемонье) был доставлен “Луноход-2″. Района посадки был выбран, чтобы получить новые данных о сложной зоне сочленения лунного «моря» и «материка». Усовершенствование конструкции и бортовых систем, а также установка дополнительных приборов и расширение возможностей аппаратуры позволили значительно повысить маневренность и выполнить большой объем научных исследований. За 5 лунных дней в условиях сложного рельефа “Луноход-2″ прошел расстояние 37 км.

Подпишитесь на нас

В январе 1973 года стартовала советская космическая платформа «Луна-21», которая доставила на поверхность спутника Земли «Луноход-2». Аппарат массой 836 килограммов прошел по Луне более 40 километров. Как происходила подготовка к полету и сама экспедиция, рассказал руководитель разработки телевизионных систем советских луноходов, сотрудник АО «Российские космические системы» (РКС) профессор Арнольд Селиванов.

Арнольд Сергеевич, как было принято решение о создании подвижной автоматической станции для исследования Луны?

Это государственное решение, на реализацию которого требуются большие деньги и значительное время. Такие большие проекты формируются на очень высоком уровне, значительно более высоком, чем начальник отдела разработки космической аппаратуры, которым я тогда работал.

Арнольд Селиванов

Чтобы сделать луноход, надо было отдельно разработать ходовую часть - шасси, систему дистанционного управления, конструкцию посадочной платформы - и решить много других уникальных задач. Я не могу точно сказать, когда начали решать эти задачи, но это произошло задолго до запуска первого лунохода, еще при жизни Сергея Королева.

Это был его проект?

Думаю, можно сказать, что именно Королев определил идеологию и начал подбор исполнителей для отдельных частей аппарата. Но реализовывали его уже другие. Дело Королева продолжил главный конструктор НПО им. С.А. Лавочкина Георгий Бабакин.

В нашей организации работы велись под общим руководством главного конструктора Михаила Рязанского и директора Леонида Гусева.

Мы делали «глаза» аппарата - телевизионные системы для управления движением и съемки панорам Луны, а также радиосистемы для передачи изображения, телеметрии и команд управления. Кроме того, мы создали наземный комплекс космической связи и обеспечивали траекторные измерения во время полета и посадки станции «Луна-21».

Эксперты-баллистики смогли очень точно навести станцию: расстояние между намеченной и фактической точками посадки составило всего 300 метров - высокая точность для того времени. Это стало результатом работы созданных в нашем институте специализированных радиотехнических средств и методик измерения.

Как проходила работа?

Это была авральная работа, но в космических проектах по-другому просто не бывает. Мы всегда делаем что-то новое, и запустить это новое надо в очень жесткие сроки, которые зачастую нам диктует небесная механика. Это очень хорошо дисциплинирует коллектив.

К тому же мы были молоды, могли выносить высокие нагрузки и ощущали свою причастность к очень важному делу - освоению космоса.

Вы сказали, что делали «глаза» лунохода. Что они могли видеть?

На луноходах было сразу две телевизионные системы. Одна была предназначена для оперативного управления аппаратом. Ее камеры ориентировались по направлению движения. Вторая обеспечивала панорамирование в двух плоскостях: в горизонтальной плоскости лунохода - для высокоточной топографической съемки на 360 градусов, и в вертикальной плоскости было установлено по одной камере с левого и правого борта - для решения навигационных задач. К слову, качество панорамных изображений вполне соответствует современному уровню.

Телевизионная система играла ключевую роль в управлении движением аппарата. Насколько сложно было наладить качественное взаимодействие на уровне «человек-машина»?

Луноход - это робот, подобный современным радиоуправляемым игрушкам, которые можно купить в детском магазине. Принципиальное отличие состоит в том, что он находится на другом небесном теле на расстоянии почти 400 тысяч километров от Земли.

Радиосигнал проходит это расстояние за время немногим больше секунды. Вследствие этого общая задержка в контуре управления движением лунохода составляет существенно более трех секунд: около одной секунды тратится на приход команды от Земли, еще около секунды - на подтверждение исполнения команды луноходом, и более секунды - на собственно исполнение команды луноходом, реакцию водителя и исполнительных механизмов.

Это можно сравнить с торможением автомобиля на скользкой дороге. Вы нажали на тормоз, а машина еще какое-то время продолжает движение вперед.

На лунном расстоянии очень сложно создать высокоскоростной радиоканал, способный передавать подвижные изображения, подобно вещательному телевидению. Водитель лунохода вместо динамической телевизионной картинки наблюдал лишь слайды с изображением поверхности Луны, сменявшиеся с частотой в диапазоне от одного слайда в три секунды до одного слайда в двадцать секунд.

Как это происходит на практике?

Допустим, вам требуется продвинуться на расстояние десять метров вперед, вы отправляете команду и ждете ее исполнения, и лишь через несколько секунд видите изображение нового участка поверхности. Так очень легко попасть в аварийную ситуацию. Водителю надо постоянно предугадывать развитие событий. Эта нетривиальная задача требовала особых навыков у водителей. Они отрабатывались на Земле на специальных «лунодромах».

На них воспроизводились лунные условия?

Основных лунодромов было два. На этапе разработки технических решений испытывался макет лунохода, который передвигался в ангаре. Его подвешивали на специальных резиновых канатах, чтобы имитировать лунную силу тяжести, которая в шесть раз меньше, чем на Земле. В таком «обезвешенном» состоянии сцепление колес становилось меньше, и тогда можно было понять, как он реально будет двигаться по Луне. Так имитировалось поведение шасси, сначала без телевидения - мы участвовали на этом этапе как наблюдатели.

Потом, когда луноход уже был создан, небольшой «лунодром» был построен в Симферополе, около наземного Центра управления, буквально во дворе. Все как сегодня в компьютерной игре: экраны, джойстики. Задержка в передаче сигнала была смоделирована. Там луноход управлялся не по радио, а по проводам. Он ехал, а за ним передвигался провод с пультом управления. На этом этапе уже использовались наши камеры.

И я, и сотрудники моего отдела участвовали в тренировках, управляли луноходом на Земле. Важно было самим сыграть роль водителей, чтобы понять, как работает телевизионная система управления в данных условиях.

Чем оборудование, которое вы делали для «Лунохода-2», отличалось от «Лунохода-1»?

На первом аппарате две телевизионные камеры были установлены очень низко, поэтому они видели перед собой лишь небольшой участок поверхности. Поначалу все считали, что очень важно видеть то, что находится непосредственно перед луноходом, чтобы рассмотреть более мелкие предметы, не пропустить какие-то препятствия. Тем более что изображение более далеких объектов давали четыре панорамные камеры - правда, они работали не все время. Надо было часто останавливаться, чтобы осмотреться, что заметно снижало скорость движения первого лунохода.

Эти обстоятельства были учтены на втором луноходе: была установлена дополнительная камера на высоте человеческого роста. Она оказалась наиболее эффективной в реальной работе. В результате качество изображения получилось намного выше, скорость движения аппарата и управляемость существенно возросли, и он прошел значительно большее расстояние за меньшее время.

Как выбирали водителя?

«Луноходом» управлял не один человек. Было два экипажа. Кроме управления движением был еще один контур управления. Поскольку очень мощного передатчика на «Луноход-2» не поставишь, то пришлось делать направленную на Землю антенну с узким лучом. Антенна тоже была на приводе. В некоторых случаях при движении по неровной местности существенно смещалось направление антенны, и требовалось возвращать ее обратно, в нужный сектор. Была даже такая должность - оператор направленной антенны, и был специальный второй джойстик для управления ею.

Таким образом, экипаж состоял из пяти человек: водитель, командир, штурман, оператор остронаправленной антенны и бортинженер. Все они специальным образом отбирались для этой цели, их психологически готовили к управлению.

В чем заключалась психологическая часть подготовки?

Например, до них постоянно доводили одну мысль: «Уважаемые товарищи, имейте в виду, что вам доверили бесценный космический аппарат, а потому очень осторожно к нему относитесь, и при малейшем подозрении, что возникнет аварийная ситуация, выключайте его».

ЛИ414 Видикон с регулируемой памятью типа «Пермахон»

Между нами говоря, палку немного перегибали, и это приводило к стрессу. Водители были в напряженном состоянии, и через определенное время их надо было менять.

Это было известно заранее, поэтому в команде управления были свои специалисты по психологии и врачи. Водителям мерили давление, контролировали их состояние. К ним относились почти как к космонавтам.

Подбирали людей с идеальным здоровьем?

Космонавтов подбирают больше по физическим данным, а здесь важнее была гибкость нервной системы. Нужно было уметь воспринять эту работу. Подобрали молодых офицеров - людей, которые никогда не управляли никаким видом транспорта до этого. Это очень необычный способ управления, поэтому исходили из того, чтобы не всплыли ранее полученные навыки и привычные автоматизмы. В конце концов были созданы очень хорошие экипажи, которые отлично справлялись со своей задачей.

Вы помните свои чувства, когда ваша разработка начала работать на Луне? Как это было?

Потрясающее ощущение, но оно быстро проходит. Вообще восторг и энтузиазм были всеобщими. Когда луноход заработал на Луне, появилось множество желающих посмотреть, как это все происходит. Представляете, как это интересно? Говорят, что министр Сергей Афанасьев попросил, чтобы ему дали возможность «порулить», и такая возможность ему была предоставлена. Желающих ощутить причастность к управлению луноходом начальников более низкого ранга было и вовсе огромное количество.

Это не могло повредить миссии?

Участие посторонних людей в управлении было кратковременным и скорее символическим: им позволяли направить одну-две команды под надзором экипажа, не более того.

После путешествия первого лунохода стало ясно, что на Земле лунные условия полностью имитировать не удалось. Лунный грунт - реголит - имеет очень специфические светооптические характеристики. Под определенным углом он хорошо отражает свет в сторону источника освещения. Если Солнце светит точно сзади и при небольшом угле, то в ближней зоне получается светлое пятно - большая освещенность и не видно теней.

Платформа «Луноход-2»

Можно ошибиться, и это вводит водителя в напряженное состояние, он уменьшает скорость движения. Чтобы появились тени и рельеф был виден лучше, приходилось немного поворачивать. Соответствующие рекомендации выдавались тем, кто прокладывал маршрут перед каждым сеансом движения, длившемся несколько часов. Весь накопленный опыт был использован для модернизации «Лунохода-3». К сожалению, он остался в истории как музейный экспонат.

Почему нет видеофильма с Луны?

Мы думали об этом. С технической точки зрения тогда это было затруднительно, хотя и возможно, а сегодня в целом проблем нет. Например, путешествие «Лунохода-2» отражено более чем в 80 тысячах кадров и 86 панорамах. Из них можно сделать красивый документальный фильм о путешествии по поверхности Луны. Но в то время подобная задача не считалась первостепенной…

Оптико-механическое сканирующее устройство панорамных камер

Сейчас эти кадры находятся в Архиве космической информации и ждут своего режиссера - было бы желание и средства.

Вы помните, как закончил свое путешествие «Луноход-2»?

В конце своего пути «Луноход-2» попал в сложную «дорожную ситуацию». Он должен был преодолеть старый, сильно разрушенный кратер, что было обычным делом и неоднократно происходило ранее во время его движения. Но проявилась одна особенность: на дне этого кратера за многие годы скопилось необычно большое количество реголита. Колеса стали погружаться в реголит, и «Луноход-2» забуксовал. Ситуация хорошо известная обычным водителям, когда автомобиль застревает в песчаном грунте. Решили выбираться задним ходом.

«Луноход-2» на поверхности Луны

В конце концов «Луноход-2» выбрался из кратера, но оказалось, что из-за энергичных маневров крышка, покрытая солнечными батареями, и радиатор охлаждения частично засыпало лунной пылью. Это привело к недопустимому росту температуры внутри лунохода и уменьшению тока зарядки аккумуляторов. Следующую лунную ночь он не пережил - не проснулся…

Это было печально, но не трагично, ведь «Луноход-2» многократно перевыполнил свое задание.

«Луноход»

«Луноход» — транспортное устройство, управляемое автоматически или космонавтами, способное передвигаться по Луне и предназначенное для проведения исследования Луны. Перед советскими учеными и конструкторами при разработке и создании первого автоматического лунохода встала необходимость решения комплекса сложных проблем. Надо было создать совершенно новый тип машины, способной длительное время функционировать в необычных условиях открытого космоса на поверхности другого небесного тела. Основные задачи: создание оптимального движителя с высокой проходимостью при малых массе и энергопотреблении, обеспечивающего надежную работу и безопасность движения, систем дистанционного управления движением лунохода; обеспечение необходимого теплового режима с помощью системы терморегулирования, поддерживающей температуру газа в приборных отсеках, температуру элементов конструкции и оборудования, расположенных внутри герметичных отсеков и вне их (в открытом космосе в периоды лунных дней и ночей), в заданных пределах; выбор источников питания, материалов для элементов конструкции: разработка смазочных материалов и систем смазок для условий вакуума и другое.

Научная аппаратура лунохода должна была обеспечить: изучение топографических, и селено-морфологических особенностей местности; определение химического состава и физико-механических свойств грунта; исследование радиационной обстановки на трассе перелета к Луне, в окололунном пространстве и на поверхности Луны; изучение рентгеновского космического излучения; эксперименты по лазерной локации Луны. Первый луноход — советский «Луноход-1», предназначенный для проведения комплекса научных исследований на поверхности Луны, был доставлен на Луну космическим аппаратом «Луна-17» и проработал на ее поверхности почти год (с 17.11.1970 по 4.10.1971). «Луноход-1» состоит из двух частей: герметичного приборного отсека с аппаратурой и самоходного шасси. Масса «Лунохода-1» 756 кг, длина (с открытой крышкой) 4,42 м, ширина 2,15 м, высота 1,92 м. Приборный отсек служит для размещения аппаратуры бортовых систем и зашиты ее от воздействия внешней среды в условиях космоса. Имеет форму усеченного конуса с выпуклыми верхним и нижним днищами. Корпус отсека изготовлен из магниевых сплавов, обеспечивающих достаточные прочность и легкость. Верхнее днище отсека используется как радиатор-охладитель в системе терморегулирования и закрывается крышкой. В период лунной ночи крышка закрывает радиатор и препятствует отводу теплоты из отсека благодаря тепловому излучению радиатора. В течение лунного дня крышка открыта, и элементы солнечных батарей, расположенные на ее внутренней стороне, обеспечивают подзарядку аккумуляторов, питающих бортовую аппаратуру электроэнергией.

В приборном отсеке размещены системы терморегулирования, электропитания, приемные и передающие устройства радиокомплекса, приборы системы дистанционного управления и электронно-преобразовательного устройства научной аппаратуры. В передней части расположены: иллюминаторы ТВ камер, электрический привод подвижной остронаправленной антенны, служащей для передачи на Землю ТВ изображений лунной поверхности; малонаправленная антенна, обеспечивающая прием радиокоманд и передачу телеметрической информации, научные приборы и оптический уголковый отражатель, изготовленный во Франции. По левому и правому бортам установлены: 2 панорамные телефотокамеры (причем в каждой паре одна из камер конструктивно объединена с определителем местной вертикали), 4 штыревые антенны для приема радиокоманд с Земли. Для подогрева газа, циркулирующего внутри аппарата, служит изотопный источник тепловой энергии. Рядом с ним расположен прибор для определения физико-механических свойств лунного грунта.

Резкие температурные перепады при смене дня и ночи на поверхности Луны, а также большая разница температур между деталями аппарата, находящимися на солнечной стороне и в тени, обусловили необходимость разработки специальной системы терморегулирования. При низких температурах в период лунной ночи для обогрева приборного отсека автоматически прекращается циркуляция газа-теплоносителя по контуру охлаждения и газ направляется в контур подогрева.

Система электропитания лунохода состоит из солнечных и химических буферных батарей, а также приборов автоматического управления. Управление приводом солнечных батарей осуществляется с Земли; при этом крышка может быть установлена на любой угол в пределах от 0 до 180°, необходимый для максимального использования солнечного излучения.
Бортовой радиокомплекс обеспечивает прием команд из Центра управления и передачу информации с борта аппарата на Землю. Ряд систем радиокомплекса используется не только при работе на поверхности Луны, но и на участке перелета с Земли на Луну. Две ТВ системы лунохода служат для решения самостоятельных задач. Система малокадрового телевидения предназначена для передачи на Землю ТВ изображений местности, необходимых экипажу, управляющему с Земли движением лунохода. Возможность и целесообразность применения такой системы, для которой характерна более низкая по сравнению с вещательным телевизионным стандартом скорость передачи изображения, была продиктована специфическими лунными условиями. Основное из них — медленное изменение ландшафта при движении лунохода. Вторая ТВ система служит для получения панорамного изображения окружающей местности и съемки участков звездного неба, Солнца и Земли с целью астроориентации. Система состоит из четырех панорамных телефотокамер.

Самоходное шасси предназначено для перемещения лунохода по поверхности Луны. Характеристика шасси: число колес — 8 (все ведущие); колесная база — 170 мм; колея — 1600 мм; диаметр колеса по грунтозацепам — 510 мм; ширина колеса — 200 мм. Шасси выполнено таким образом, чтобы луноход имел высокую проходимость и надежно работал в течение длительного времени при минимальной собственной массе и потребляемой электроэнергии. Шасси обеспечивает передвижение «Лунохода» вперед (с двумя скоростями) и назад, повороты на месте и в движении. Оно состоит из ходовой части (упругая подвеска и движитель), блока автоматики, системы безопасности движения, прибора и комплекса датчиков для определения механических свойств грунта и оценки проходимости шасси. Поворот достигается за счет различной частоты вращения колес правого и левого бортов и изменением направления их вращения. Торможение осуществляется переключением тяговых электродвигателей шасси в режим электродинамического торможения. Для удержания лунохода на уклонах и его полной остановки включаются дисковые тормоза с электромагнитным управлением. Блок автоматики управляет движением лунохода по радиокомандам с Земли, измеряет и контролирует основные параметры самоходного шасси и автоматическую работу приборов для исследования механических свойств лунного грунта. Система безопасности движения обеспечивает автоматическую остановку лунохода при предельных углах крена и дифферента и перегрузках электродвигателей колес.

Прибор для определения механических свойств лунного грунта позволяет оперативно получать информацию о грунтовых условиях движения. Пройденный путь определяется по числу оборотов ведущих колес. Для учета их пробуксовки вносится поправка, определяемая с помощью свободно катящегося девятого колеса, которое специальным приводом опускается на грунт и поднимается в исходное положение. Управление аппаратом осуществляется из Центра дальней космической связи экипажем в составе командира, водителя, штурмана, оператора, бортинженера.

Режим движения выбирался в результате оценки телевизионной информации и оперативно поступающих телеметрических данных о крене, дифференте, пройденном пути, состоянии и режимах работы приводов колес. В условиях космического вакуума, радиации, значительных перепадов температур и сложного рельефа местности по трассе движения все системы и научные приборы лунохода функционировали нормально, обеспечив выполнение как основной, так и дополнительных программ научных исследований Луны и космического пространства, а также инженерно-конструкторских испытаний.

«Луноход-1» детально обследовал лунную поверхность на площади 80000 м2. С помощью ТВ систем было получено более 200 панорам и свыше 20000 снимков поверхности. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта, а в 25 точках проведен анализ его химического состава. Пройденное расстояние 10 км 540 м. Длительность активного функционирования «Лунохода-1» составила 301 сутки 6 ч 37 мин; прекращение работы было вызвано выработкой ресурсов его изотопного источника теплоты. В конце работы он поставлен на практически горизонтальной площадке в такое положение, при котором уголковый отражатель обеспечил многолетнее проведение лазерной локации его с Земли.

16.1.1973 с помощью автоматической станции «Луна-21» в район восточной окраины Моря Ясности (древний кратер Лемонье) был доставлен «Луноход-2». Выбор указанного района посадки диктовался целесообразностью получения новых данных из сложной зоны сочленения моря и материка. Усовершенствование конструкции и бортовых систем, а также установка дополнительных приборов и расширение возможностей аппаратуры позволили значительно повысить маневренность и выполнить большой объем научных исследований. За 5 лунных дней в условиях сложного рельефа «Луноход-2» прошел расстояние 37 км.