НОВОСТИ  ФЕДЕРАЦИЯ  ЭНЦИКЛОПЕДИЯ  ИСТОРИЯ  СТАНЦИЯ МИР  ENGLISH

Ресурсы раздела:

НОВОСТИ
КАЛЕНДАРЬ
ПРЕДСТОЯЩИЕ ПУСКИ
СПЕЦПРОЕКТЫ
1. Мои публикации
2. Пульты космонавтов
3. Первый полет
4. 40 лет полета Терешковой
5. Запуски КА (архив)
6. Биографич. энциклопедия
7. 100 лет В.П. Глушко
ПУБЛИКАЦИИ
КОСМОНАВТЫ
КОНСТРУКТОРЫ
ХРОНИКА
ПРОГРАММЫ
АППАРАТЫ
ФИЛАТЕЛИЯ
КОСМОДРОМЫ
РАКЕТЫ-НОСИТЕЛИ
МКС
ПИЛОТИРУЕМЫЕ ПОЛЕТЫ
СПРАВКА
ДРУГИЕ СТРАНИЦЫ
ДОКУМЕНТЫ
БАЗА ДАННЫХ
ОБ АВТОРЕ


Прокат машин от эконом до люкс класса
bezkapitana.ru
RB2 Network

RB2 Network


Публикации

     Александр Железняков

   ПОЛУЗАБЫТЫЕ АМЕРИКАНСИЕ "ЛУННИКИ"


    Летом 2009 года в США, да и во многих других странах, правда, не в России, с большой помпой отметили 40-летие со дня первой высадки человека на Луне. С помощью современных технологий удалось «повторить» буквально каждую минуту исторической миссии «Аполлона-11». Вспомнили не только экипаж корабля, но и «всех и каждого», кто был, так или иначе, причастен к тому полету.
    А вот о событиях, предшествовавших первой лунной экспедиции, да и о последующих полетах на Луну, вольно или невольно, почти полностью забыли. В частности, «остались за кадром» полеты межпланетных автоматических станций «Рейнджер», «Сервейор» и «Лунар Орбитер», благодаря которым вообще-то и стали возможны полеты американцев к вечному спутнику Земли.
    Несправедливо? Несомненно. Поэтому давайте «восстановим историческую справедливость» и вспомним об этом этапе подготовки к программе «Аполлон». Хотя бы вкратце. Тем более, что полеты «автоматов» часто бывают не менее захватывающими, чем пилотируемые миссии.


    «УДАРНЫЕ» МИССИИ

    Полеты автоматических межпланетных станций к Луне в США, впрочем, как и в СССР, рассматривались как важный этап подготовки к пилотируемым миссиям к ночному светилу. Их главной задачей был сбор максимально возможного объема информации о нашем естественном спутнике и об окололунном пространстве. Тем самым предполагалось решить, в первую очередь, вопросы обеспечения безопасности участников лунных экспедиций.
    В начале и середине 1960-х годов в США было реализовано три крупных проекта по изучению Луны.
    Первая программа получила наименование «Рейнджер» и предусматривала решение следующих задач: получение телевизионных изображений лунной поверхности, проведение радиолокационного зондирования Луны и изучение свойств ее пород с помощью гамма-спектрометра, доставка на Луну (полужесткая посадка) приборного контейнера с сейсмометром. Мягкая посадка на лунную поверхность для станций этого типа не предусматривалась.
    Все «Рейнджеры», а их было изготовлено девять штук, имели максимальный диаметр 1,52 метра, высоту в сложенном положении 2,52 метра, высоту в развернутом положении 3,12 метра. Максимальный поперечный размер достигал величины 5,18 метров. Масса станций варьировалась от 306 килограммов («Рейнджер-1») до 367 килограммов («Рейнджер-9»).
    Реализация этой программы началась еще до возникновения программы «Аполлон» и была нацелена исключительно на изучение поверхности Луны. Когда же президент США Джон Кеннеди в мае 1961 года провозгласил национальной целью высадку астронавтов на поверхность спутника Земли, программу «Рейнджер» быстренько переориентировали под новые задачи. В частности, почти в два раза было увеличено количество полетов. Если в первоначальном варианте программа предусматривала пять миссий, две испытательные и три эксплуатационные, то после коррекции их стало девять, из которых уже семь являлись эксплуатационными.

    ПЕРВЫЙ БЛИН КОМОМ…

    «Рейнджер-1» и «Рейнджер-2» были первыми базовыми космическими станциями, предназначенными для технических исследований и измерений в окружающем пространстве на высоких околоземных орбитах. Их запуски состоялись соответственно 23 августа и 18 ноября 1961 года, но были неудачными – не произошло повторное включение двигателей верхних ступеней ракет-носителей, и аппараты были выведены на низкие орбиты с малым временем существования. Тем не менее, полеты позволили получить некоторую научную и техническую информацию. Например, удалось настроить телевизионную систему, проверить работоспособность гамма-спектрометра и других научных приборов. Ну и отработать некоторые элементы служебных систем, без чего полеты к Луне были невозможны.
    Начиная с «Рейнджера-3» станции данной серии стали оснащать тормозными двигателями. Конструкторы полагали, что с их помощью удастся обеспечить доставку на поверхность Луны сейсмометров, рассчитанных на «жесткую» посадку. После удара прибор должен был самостоятельно «прийти» в рабочее состояние и передавать информацию о сейсмических характеристиках и падении метеоритов в течение последующих 60-90 суток. Естественно, в ходе полетов предполагалось решить и остальные задачи программы.
    Однако, несмотря на предпринятые конструктивные изменения, первые пуски модифицированных станций также оказались неудачными. Трудности возникли уже на начальных этапах полетов. То есть там, где, казалось бы, все уже было отлажено и налажено.

    ВТОРОЙ БЛИН ЗНАКОМЫМ

    Так, при запуске «Рейнджера-3», который состоялся 26 января 1962 года, ракета-носитель сообщила аппарату избыточную скорость (подобное бывает не так уж и часто; обычно аппарат «не добирает» скорости и возвращается на Землю), что сделало невозможной его 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. Но главную задачу, ради которой и затевалась миссия, естественно, выполнить не удалось.
    Возникли проблемы и с двумя следующими станциями, запущенными 23 апреля и 18 октября 1962 года. На «Рейнджере-4» вышла из строя система управления, что не позволяло нормально управлять ходом его полета. Единственное, что смогли сделать специалисты Лаборатории реактивного движения, следившие за полетом, это с помощью передатчиков, установленных на посадочной капсуле и используемых в качестве маяков, «заставить» станцию упасть на обратной стороне Луны. Имевшееся в то время в руках американцев оборудование, не позволило «контролировать» процесс прилунения. Поэтому точное место падения «Рейеджера-4» так и остается неизвестным до сих пор. Но для американцев это было впервые. Хотя и на три года позже, чем это сделали советские специалисты, «уронившие» станцию «Луна-2» еще в сентябре 1959 года.
    Схожие проблемы возникли и на «Рейнджере-5». Им также пришлось управлять через передатчик на посадочной капсуле, но «попасть» в Луну (даже в обратную сторону) не удалось – станция прошла на расстоянии 725 километров от лунной поверхности и вышла на гелиоцентрическую орбиту. До сих пор она продолжает свой полет в межпланетном пространстве где-то между орбитами Венеры и Земли, став очередным рукотворным (но безмолвным) памятником человеческому гению.
     После этого полета был проведен тщательный анализ работоспособности всех систем аппаратов серии «Рейнджер» с целью выявления и модернизации элементов, обладающих недостаточной надежностью, а также резервирования наиболее ответственных элементов, чтобы гарантировать успех последующих запусков. В результате аппараты претерпели еще одну модификацию. В частности, было решено «не мучиться» и отказаться от посадочной капсулы: все равно толку от нее было мало, а мороки много. Поэтому на ее место установили дополнительно два комплекта по три телевизионные камеры.
    Полет «Рейнджера-6», запущенного 30 января 1964 года, протекал в целом нормально. Это был впервые для американцев, когда все бортовые системы работали вполне сносно. Удалось обеспечить и падение аппарата на Луну. Но вот телесъемка не состоялась. Как выяснилось впоследствии, во время запуска образовалась дуга высокого напряжения, повредившая телевизионную аппаратуру. Поэтому, хотя «Рейнджер-6» и добрался до пункта назначения, выполнить то, ради чего его и запускали, не удалось.

    УСПЕХ

    На радость конструкторов, три последних полета по программе «Рейнджер» были полностью успешными.
    Станция «Рейнджер-7» стартовала 28 июля 1964 года и спустя трое суток упала на Луне в районе Моря Познания. Камеры на аппарате были включены за 18 минут до столкновения с поверхностью и вели непрерывную телепередачу. На Землю было передано 4308 снимков. Последнее изображение было получено с высоты 1600 метров и охватывало площадь 30 на 50 километров. На нем были отчетливо видны кратеры диаметром до 1 метра. На тот момент это были самые детальные снимки лунной поверхности, которыми располагали земляне.
    Запуск «Рейнджера-8» состоялся 17 февраля 1965 года. Спустя 65 часов станция упала на поверхности Луны в районе Моря Спокойствия. В соответствии с программой полета сближение с лунной поверхностью происходило по пологой траектории с углом наклона 42 градуса, чтобы увеличить площадь съемки. Удалось получить 7137 снимков высокого качества. Даже при значительной боковой составляющей скорости разрешение на последнем изображении было менее 2 метров.
    «Рейнджер-9» отправился в полет 21 марта 1965 года. Наведение аппарата производилось на кратер Альфонса диаметром 130 километров. Падение произошло с отклонением в пределах 5 километров от расчетной точки. Было получено 5814 снимков. Разрешение на последнем снимке достигло 0,3 метра, что позволило увидеть на лунной поверхности такие детали (отдельные небольшие камни, трещины в лунной поверхности, воронки от падения микрометеоритов и так далее), о которых ученые и мечтать боялись.
    Но больше всего специалистов интересовало, можно ли будет посадить на лунную поверхность космические корабли. Тщательный анализ изображений, полученных с борта «Рейнджеров», показал, что для этого идеально подходят «морские» равнины. Они не имеют никаких особенностей (валунов, крупных камней, расщелин), кроме кратеров с ровными краями, поэтому их можно считать относительно «безопасными». Туда-то и было решено «устремить» свой взор и перейти к следующему этапу изучения Луны – мягкой посадке автоматических станций.

    МЯГКИЕ И ЖЕСТКИЕ ПОСАДКИ

    Программа, в рамках которой решалась задача мягкой посадки, получила название «Сервейор». Первоначально планировалось изготовить такие аппараты, которые позволяли изучить Луну как с орбиты (орбитальные модули), так и на самой ее поверхности (посадочные модули). Однако в процессе проектирования разработчики столкнулись с рядом трудностей, которые заставили отказаться от комплексного изучения нашего естественного спутника. В результате программа «Сервейор» распалась на две самостоятельные программы: программу мягкой посадки, сохранившей свое первоначальное наименование, и программу изучения лунной поверхности с селеноцентрической орбиты, названной «Лунар Орбитер».
    Основными задачами полетов «Сервейоров» были проверка принятых технических решений, отработка методики мягкой посадки на Луну, а также определение механических характеристик лунного грунта, его химического состава и электромагнитных свойств, тепловых условий на лунной поверхности. Также планировалось получить телевизионные изображения поверхности с целью изучения топографии рельефа и структуры грунта.
    Конструктивно «Сервейоры» состояли из двигательной (три корректирующих жидкостных ракетных двигателя и тормозной твердотопливный двигатель) и энергетической (солнечная и химическая батареи) установок, радиотехнического оборудования, системы управления полетом и ориентации. В состав научного оборудования входили альфа-анализатор для определения химического состава лунного грунта по отраженному излучению, ковш-захват для исследования механических характеристик грунта, приборы для обнаружения магнитных веществ в грунте, а также телевизионная камера для съемок Луны на участке подлета. Максимальный диаметр всех станций составлял 4,27 метра, высота (при сложенном шасси) около 3 метров. Стартовая масса изменялась в пределах от 995 до 1038 килограммов. Масса посадочных модулей варьировалась от 276 до 297 килограммов. Небольшой весовой разброс возникал из-за различий в наборе научного оборудования, которое устанавливалось на станциях.
    Всего было запущено семь аппаратов серии, не считая макетов, которые испытывались на околоземной орбите.
    Первый эксплуатационный аппарат в серии – «Сервейор-1» – был запущен 30 мая 1966 года по траектории прямого выведения (без выхода на орбиту вокруг Луны). После промежуточной коррекции с помощью управляющих двигателей была проведена подготовка к посадке. Основной тормозной двигатель был включен на расстоянии 75 километров от поверхности Луны и, работая совместно с управляющими двигателями, затормозил аппарат до скорости 70 метров в секунду (а было 11,2 километра в секунду). После выгорания топлива тяжелый тормозной двигатель был отделен, и на заключительном этапе спуска работали только управляющие двигатели, обеспечив зависание аппарата на высоте 4 метров. С этой высоты «Сервейор-1» опускался в свободном падении при выключенных двигателях, чтобы свести к минимуму загрязнение и разрушение поверхности под действием истекающих газов. Амортизирующие стойки и сминаемые опоры на силовом каркасе смягчили ударную нагрузку.
    Напомню, что первую мягкую посадку на Луне американцы осуществили на четыре месяце позже, чем это сделали советские ученые.
    «Сервейор-1» проработал на Луне около шести недель и передал на Землю уйму ценной информации, в том числе 11237 снимков (две недели длилась лунная ночь и съемки не проводились), из которых почти все имели высокое разрешение и были выполнены в цвете с использованием светофильтров.
    20 сентября 1966 года стартовал «Сервейор-2». В отличие от «собрата», ему не повезло – не включился один из управляющих двигателей и прилунение получилось жестким. Ни о каких исследованиях речи быть не могло.
    Посадка «Сервейора-3», состоявшаяся 19 апреля 1967 года в Океане Бурь, заставила персонал центра управления полетом поволноваться, поскольку лунная поверхность с высоким коэффициентом отражения, очевидно, внесла помехи в работу посадочного радиолокатора. Это привело к двум подскокам аппарата перед выключением двигателей, первый раз до высоты в 10 метров и второй раз – до 3 метров. Но станция сохранила свою работоспособность. В течение последующих двух недель лунного дня аппарат передал на Землю 6300 изображений района посадки. Среди них было много фотографий механического ковша-захвата, который погружался в грунт на глубину до 18 сантиметров. Полученная информация показала, что по структуре грунт на лунной поверхности аналогичен мокрому береговому песку на Земле и отвечает требованиям посадки пилотируемого аппарата.
    «Сервейор-4» был потерян 16 июля 1967 года во время попытки прилунения. Произошло это на участке работы тормозного двигателя, когда внезапно прекратились все передачи с борта станции. Как полагают, вышли из строя системы управления и связи и неконтролируемая станция просто «вонзилась» в лунную твердь.

    ПОСАДКИ НА ПОТОКЕ

    Начиная с «Сервейора-5», все аппараты этой серии оснащались альфа-анализаторами, содержащими радиоактивный источник (кюрий-252), для определения химического состава лунного грунта.
    Любопытный эксперимент был проведен во время работы на лунной поверхности аппарата «Сервейор-6». Он удачно прилунился, провел тщательный обзор места посадки, а потом были включены его двигатели «на взлет». С помощью управляющих двигателей станция поднялась над поверхностью, совершила боковой маневр на расстояние 2,5 метра и вновь прилунилась для продолжения исследований. Несмотря на краткость эксперимента и малость расстояния, на которое «Сервейор-6» сместился, это был важный шаг в отработке методов посадки на лунную поверхность и последующего старта с нее.
    В отличие от предыдущих полетов, проводившихся с целью изучения возможных мест посадки «Аполлонов» в районе экватора, «Сервейор-7» был направлен в точку, расположенную в непосредственной близости к кромке кратера Тихо в южном материковом районе. В основном, задачи этого полета были выполнены. Правда, после неудачной попытки развернуть альфа-анализатор он был принудительно опущен к поверхности с помощью ковша-захвата.
    С «Сервейора-7» было получено свыше 21 тысячи изображений; на некоторых из них видны два лазерных луча, генерированных станциями на теневой стороне Земли.
    В рамках программы «Сервейор» была исследована лунная поверхность в предполагаемых районах посадки кораблей «Аполлон» и было установлено, что она имеет достаточную прочность для посадки лунной кабины корабля. Обзорные телевизионные камеры дали важнейшую информацию, свидетельствующую о малом количестве обломков пород, которые могли бы помешать посадке пилотируемого аппарата.

    НА ЛУННОЙ ОРБИТЕ

    Последним этапом подготовки к полетам людей на Луну была детальная съемка с орбиты местности в районе лунного экватора. Для этой цели были подготовлены пять искусственных спутников Луны «Лунар Орбитер», каждый из которых был оснащен фотографической системой. Аппараты запускались в период полетов «Сервейоров» и также использовались для выбора мест их посадки.
    Масса «Лунар Орбитеров» составляла 386 килограммов. Фотоустановка аппарата массой 68 килограммов состояла из двух фотокамер с разрешающей способностью 1 метр и 8 метров при съемке с высоты 46 километров. С помощью двигательных установок станций проводились промежуточные коррекции траектории их полета к Луне, а затем обеспечивался переход на окололунную орбиту.
    Начальные эллиптические орбиты обычно имели высоты периселения и апоселения соответственно 200 и 1850 километров. После нескольких суток подготовки к фотосъемке осуществлялось уменьшение высоты периселения до 50 километров. На каждом аппарате имелся запас пленки на 210 кадров. После экспозиции пленка обрабатывалась на борту, негатив считывался и изображения передавались на Землю каждые 40 минут.
    На «Лунар Орбитере-1» с помощью камеры с высоким разрешением были получены непригодные (размытые) фотографии. Камера умеренного разрешения функционировала нормально, и, таким образом, 75 % полетного задания было выполнено: сфотографированы возможные районы посадки корабля «Аполлон» общей площадью свыше 40 тысяч квадратных километров.
    При полете «Лунар Орбитер-2» были получены 184 снимка тринадцати возможных мест посадки пилотируемых кораблей, остальные кадры охватывали прилегающие и отдаленные районы.
    С помощью «Лунар Орбитер-3» было получено 182 снимка, после чего отказал двигатель лентопротяжного механизма. В число фотографий входили изображения десяти возможных районов посадки кораблей «Аполлон». На основании этих снимков производился уже не поиск, а выбор места посадки.
    Этими исследованиями было завершено выполнение основной задачи программы. Исходя из этого, «Лунар Орбитер-4» и «Лунар Орбитер-5» были запущены на приполярные орбиты с целью проведения фотосъемки остальных областей Луны, а также обзора неэкваториальных районов посадок для аппаратов по предполагаемой, но впоследствии отмененной программе «Пост-Аполлон». При полете «Лунар Орбитера-4» было получено лишь 163 снимка, а «Лунар Орбитера-5» – все 213 снимков. Фотографии охватили около 99% лунной поверхности.
    С помощью аппаратов серии «Лунар Орбитер» была также получена информация о микрометеоритной и радиационной обстановке, а слежение за их орбитами позволило составить подробную карту гравитационного поля Луны.

    Сегодня человечество вновь обратило свой взор на Луну. Уже определено, что возвращение человека на поверхность нашего естественного спутника произойдет в конце второго десятилетия XXI века. Но так же, как и в 1960-е годы, дорогу людям проложат автоматы. И они же обеспечат им возвращение домой. В одиночку «человечество» не справится.

    ("Секретные материалы", октябрь 2009 г.).



Под эгидой Федерации космонавтики России.
© А.Железняков, 1997-2002. Энциклопедия "Космонавтика". Публикации.
Последнее обновление 06.10.2002.