Какой аппарат первым достиг поверхности луны. Космические исследования луны

История советской лунной программы. От Луны-1 до Вулкана.

I. Автоматы идут к Луне.

Луна.. В астрономических справочниках, в разделе "Первооткрыватели", для Луны стоит прочерк. Действительно, кто из людей мог похвастаться, что открыл Луну? Единственный естественный спутник Земли многие тысячелетия сиял в ночном небе нашей планеты. И многие века люди мечтали о путешествии через разделяющее нас пространство. Но мечты эти стали реальностью только во второй половине XX века.

С созданием в Советском Союзе мощной ракеты-носителя, способной выводить аппараты на орбиты искусственных спутников Земли, у специалистов, которых возглавлял С. П. Королев, появилось естественное желание достигнуть Луны. Но для этого нужно было расширить возможности ракеты-носителя, придать ей новое качество. Ведь для выведения спутника Земли на орбиту достаточно развить так называемую первую космическую скорость - около 8 км/с. Чтобы вырваться из пут земного тяготения, этой скорости уже недостаточно. Она должна возрасти до 11,2 км/с.

Итак, прежде всего следовало повысить мощность ракеты-носителя. Задачу эту удалось решить, установив на нее дополнительную ступень. Одновременно в конструкторском бюро С. П. Королева были разработаны первые космические аппараты для исследования Луны.

Первая попытка запуска в сторону Луны была предпринята 23 сентября 1958 года. В этот день был осуществлён пуск ракеты-носителя «Восток-Л», которая должна была вывести на траекторию полета к Луне АМС «Луна-1». Однако эта первая в СССР попытка пуска автоматической межпланетной станции к Луне закончилась неудачей. Из-за аварии ракеты-носителя АМС была утеряна. Вторая попытка (11 октября того же года) также закончилась неудачей.

И лишь четвертый запуск стал относительно удачным. 2 января 1959 осуществлён пуск ракеты-носителя, которая вывела на траекторию полета к Луне АМС «Луна-1». Станция так же имела название «Мечта». Однако из-за неточного выхода на траекторию полета «Луна-1» прошла на расстоянии 6000 километров от поверхности Луны и вышла на гелиоцентрическую орбиту.

Интересно, что полет станции можно было наблюдать и визуально - специальное устройство, установленное на последней ступени ракеты-носителя (а она мчалась почти по той же траектории, что и отделившаяся от нее станция), выбросило на высоте около 100 тыс. км натриевое облако. Эту искусственную комету видели люди во многих странах.

АМС Луна-1.

Следующий запуск 18 июня 1959 года оказался неудачным. Зато 12 сентября 1959 года осуществлён пуск ракеты-носителя «Восток-Л», которая вывела на траекторию полета к Луне АМС «Луна-2». 13 сентября 1959 года станция «Луна-2» впервые в мире достигла поверхности Луны в районе Моря Ясности вблизи кратеров Аристил, Архимед и Автолик. На поверхность Луны доставлен вымпел с изображением герба СССР.

Аппарат не имел собственных двигателей для коррекции траектории. Из научного оборудования на нём были установлены сцинтилляционные счётчики, счётчики Гейгера, магнитометры, детекторы микрометеоритов. Одним из основных научных достижений миссии было открытие солнечного ветра.

АМС Луна-2.

Принципиально новой стала автоматическая межпланетная станция "Луна-3". Впервые автоматический космический аппарат получил систему ориентации, причем в качестве источников тока для питания аппаратуры использовались солнечные батареи. Уникальная система ориентации аппарата была построена коллективом под руководством Бориса Викторовича Раушенбаха, впервые в мире решившему задачу управления аппаратами в космическом пространстве. На АМС было установлено также фототелевизионное устройство «Енисей» разработанное Ленинградским НИИ телевидения.

Космический аппарат был запущен 4 октября 1959 года отметив таким образом вторую годовщину начала космической эры. 7 октября 1959 года во время сеанса фотографирования (двумя аппаратами с длинно- и короткофокусным объективами) была заснята почти половина поверхности Луны (одна треть - в краевой зоне, две трети - на обратной невидимой с Земли стороне). Изображения - после проявления плёнки на борту - были переданы с помощью фототелевизионной системы на Землю.

Первая фотография Луны.

Передача изображения осуществлялась аналоговым методом камерой бегущего луча. На наземной стороне прием совершался несколькими приборами: съемкой камеры бегущего луча на кинопленку, фотографированием с экрана скиатрона, записью на магнитную ленту и прямой вывод изображения на термохимическую бумагу. Записи на магнитную ленту не удалось воспроизвести, изображения на термобумаге и скиатронах позволяли только оценить сюжет изображения. Единственным удачным методом регистрации оказался с использованием камеры бегущего луча.
При полете к Луне и при приеме сигналов качество сигнала было плохим, высоки были уровни шумов. Принятые картинки позволили определить некоторые элементы рельефа, но в сеансе связи, когда станция подошла поближе к Земле и можно было повторить прием с большим отношением сигнал-шум, установить связь со станцией не удалось. Максимальное удаление «Луна-3» от Земли в апогее составило около 480 тыс. км, в перигее - около 40 тыс. км. Совершив 11 оборотов вокруг Земли, аппарат вошёл в земную атмосферу и прекратил существование.

Конечная масса последней ступени ракеты-носителя с «Луной-3» составляла 1553 кг (масса научной и измерительной аппаратуры с источниками питания 435 кг). Масса самого аппарата «Луна-3» составила 278.5 кг.

АМС Луна-3.

Следующий шаг в исследовании Луны был сделан 9 мая 1965 года. В тот день был осуществлён пуск ракеты-носителя «Молния», которая вывела на траекторию полёта к Луне АМС «Луна-5». Целью запуска была мягкая посадка на поверхность Луны. 12 мая 1965 года станция «Луна-5» достигла поверхности Луны в районе моря Облаков, однако запланированную мягкую посадку осуществить не удалось. Следующие три попытки мягкой посадки на Луну ("Луна-6, 7, 8") так же закончились неудачно.

Однако настойчивость инженеров и ученых была вознаграждена. 31 января 1966 года осуществлён пуск ракеты-носителя «Молния», которая вывела на траекторию полета к Луне АМС «Луна-9». 3 февраля 1966 года станция «Луна-9» впервые в мире совершила мягкую посадку на поверхности Луны в Океане Бурь, западнее кратеров Рейнер и Марий, в точке с координатами 64 градуса 22 минуты западной долготы и 7 градусов 8 минут северной широты. Со станцией были проведены 7 сеансов связи бщей продолжительностью более 8 часов. Во время этих сеансов АМС передавала панорамное изображение поверхности Луны вблизи места посадки.

Спускаемый аппарат Луна-9.

Следующий успешный запуск состоялся 31 марта 1966 года. В этот день ракета-носитель Молния вывела на траекторию полета к Луне АМС «Луна-10».
3 апреля 1966 станция «Луна-10» впервые в мире вышла на орбиту вокруг Луны. На орбите спутника Луны станция находилась почти два месяца.
29 мая 1966 АМС «Луна-10» упала на поверхность Луны.

АМС Луна-10.

Следующие АМС (Луна-11 и 12), запущенные соостветственно 24 августа и 22 октября 1966 года ак же были успешно выведены на окололунную орбиту. А запущенная 21 декабря того же года АМС "Луна-13" совершила вторую успешную мягкую посадку на Луну в Океане Бурь в точке с координатами 62 градуса 3 минуты западной долготы и 18 градусов 52 минуты северной широты.

А основной задачей следующей АМС Луна-14, стартовавшей 7 апреля 1968 года стала проверка работы в космосе материалов и узлов будущего Лунохода и радиационная разведка окрестностей Луна с перспективой для будущих пилотируемых полетов. Станция проработала на на орбите 75 суток, (программой полета было предусмотренно 30) до выработки емкости химических батарей. Всего с ней был проведен 271 сеанс связи.

Запущенная 13 июля 1969 года ракетой-носителем Протон-К АМС Луна-15 должна была впервые не только сесть на Луну, но и взлететь с нее, доставив на Землю образцы лунного грунта. Особую интригу предсталяло то, что в эти же дни в США был запущен пилотируемый космический корабль Аполлон-11, с целью высадки первой американской экспедиции на Луну (состояшейся 19 июля). 17 июля Луна-15 вышла на окололунную орбиту. 21 июля 1969 года в 18 часов 46 минут 43 секунды была включена двигательная установка для схода с орбиты. Первый этап снижения с помощью двигателя большой тяги должен был завершиться через 267.3 секунды после включения на высоте примерно 2.5 км. Однако сигнал с космического аппарата внезапно пропал на 237-й секунде снижения в 18 часов 50 минут 40 секунд, причем параметры бортовых систем аппарата на момент пропадания сигнала были в норме.

А вот Луне-16 повезло больше. Запущенная 12 сентября 1970 года, 17 сентября она вышла на окололунную орбиту. Через три дня, 20 сентября станция совершила совершила мягкую посадку на поверхности Луны в районе Моря Изобилия в точке с координатами 0 градусов 41 минута южной широты и 56 градусов 18 минут восточной долготы. Отклонение от расчетной точки посадки составило 1,5 километра.

21 сентября 1970 года с поверхности Луны стартовал возвращаемый аппарат автоматической межпланетной станции «Луна-16». Непосредственно перед стартом был произведен забор лунного грунта, который в специальной капсуле был помещен в возвращаемый аппарат.

24 сентября 1970 года на территории СССР в 80 километрах юго-восточнее города Джезказган совершил мягкую посадку возвращаемый аппарат станции «Луна-16». На Землю доставлены образцы лунного грунта, взятые в районе Моря Изобилия. Общая масса колонки грунта, доставленной на Землю, составила 101 грамм. «Луна-16» стала первым автоматическим аппаратом, доставившим внеземное вещество на Землю.

АМС Луна-16.

АМС Луна-17, запущенная 10 ноября 1970 года, прославилась грузом, доставленным на поверхность Луны. Совершив мягкую посадку на Луну 17 ноября в районе Моря Дождей в точке с координатами 38 градусов 17 минут северной широты и 35 градусов западной долготы, станция доставила на поверхность спутника Земли первый лунный самоходный аппарат Луноход-1.

Луноход-1 был создан в конструкторском бюро химкинского Машиностроительного завода имени С. А. Лавочкина под руководством Григория Николаевича Бабакина.

Эскизный проект лунохода был утвержден осенью 1966 года. К концу 1967 года была готова вся конструкторская документация.

Через два с половиной часа после посадки Луноход-1 съехал по трапу с посадочной платформы на лунный грунт.

Управление исследовательским аппаратом осуществлялось при помощи комплекса аппаратуры контроля и обработки телеметрической информации на базе «Минск-22» - СТИ-90. Центр управления луноходом в Симферопольском Центре космической связи включал в себя пункт управления луноходом, который состоял из пультов управления командира экипажа, водителя лунохода и оператора остронаправленной антенны, рабочее место штурмана экипажа, а также зал оперативной обработки телеметрической информации. Основную сложность при управлении луноходом составляла задержка времени, радиосигнал двигался до Луны и обратно около 2 секунд, и применение малокадрового телевидения с частотой смены картинки от 1 кадра в 4 секунды до 1 в 20 секунд. В результате общая задержка в управлении доходила до 24 секунд.

В течение первых трёх месяцев запланированной работы, помимо изучения поверхности аппарат выполнял еще и прикладную программу, в ходе которой отрабатывал поиск района посадки лунной кабины. После выполнения программы луноход проработал на Луне в три раза больше своего первоначально рассчитанного ресурса. За время нахождения на поверхности Луны Луноход-1 проехал 10 540 м, передал на Землю 211 лунных панорам и 25 тысяч фотографий. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта, а в 25 точках проведён анализ его химического состава.

15 сентября 1971 года температура внутри герметичного контейнера лунохода стала падать, так как исчерпался ресурс изотопного источника тепла.
30 сентября аппарат на связь не вышел и 4 октября все попытки войти с ним в контакт были прекращены.

Общий путь, пройденый Луноходом-1 составил примерно 11 км.

Масса Лунохода-1 - 756 кг. Диаметр по верхнему основанию корпуса - 2150 мм, высота 1920 мм, длина шасси - 2215 мм, ширина колеи - 1600 мм. Колёсная база 1700 мм. Диаметр колёс по грунтозацепам 510 мм, ширина 200 мм.
Система электропитания лунохода, выполненная по схеме солнечная батарея - буферная аккумуляторная батарея, обеспечивала питание всех бортовых систем постоянным током. На луноходе были применены серебро-кадмиевые аккумуляторные батареи ёмкостью 200 ампер-часов. Площадь солнечной батареи составляла 3,5 м?, мощность - 180 ватт.

Луноход-1.

Фрагмент панорамы Лунохода-1.

Пульт управления Луноходом-1.

Программы станций Луна-18 и 19 (2 и 28 сентября 1971 года) ничем особенным не выделялись. Отмечу лишь, что Луне-18 не удалось полностью выполнить программу полета, так как мягкая посадка на Луну в сложных условиях гористой местности в Море Изобилия не удалась.

А вот Луна-20 (14 февраля 1972 года) успешно прилунилась на участке, примыкающем к северо-восточной оконечности Моря Изобилия, в точке с координатами 3 градуса 32 минуты северной широты и 56 градусов 33 минуты восточной долготы. Взяв образцы лунного грунта, 22 февраля 1972 года с поверхности Луны в сторону Земли стартовала взлетная ступень станции Луна-20. 25 февраля 1972 года в 40 километрах северо-западнее города Джезказган совершила мягкую посадку возвращаемая ступень автоматической станции Луна-20.

АМС Луна-21 (8 января 1973 года) совершила мягкую посадку на поверхность Луны 15 января на восточной окраине Моря Ясности, внутри кратера Лемонье в точке с координатами 25 градусов 51 минута северной широты и 30 градусов 27 минут восточной долготы. На поверхность Луны доставлен автоматический самоходный аппарат Луноход-2, представлявший собой аппарат, усовершенствованный с учетом опыта Лунохода-1.

Посадка произошла в 172 километрах от места прилунения Аполлона-17. Система навигации Лунохода-2 оказалась повреждена и наземный экипаж лунохода ориентировался по окружающей обстановке и Солнцу. Несмотря на повреждение системы навигации аппарат преодолел большее растояние, чем его предшественник. За четыре месяца работы прошёл 37 километров, передал на Землю 86 панорам и около 80 000 кадров телесъёмки.
Официально работа с ним прекращена 4 июня 1973 года.

Две следующие АМС Луна-22 и 23 (29 мая и 28 октября 1974 года) не смогли полностью выполнить намеченную программу исследований. Луна-23, которая должна была собрать лунный грунт села со скоростью, превышающей расчетную, в результате чего было повреждено грунтозаборное устройство. Поэтому работа с ней была проведена по сокращенной программе.

Последней станцией, запущенной в СССР по программе изучения Луны стала Луна-24, запущенная августа 1976 года. . 18 августа 1976 она совершила мягкую посадку на Луну в юго-восточном районе Моря Кризисов в точке с координатами 12 градусов 45 минут с. ш. и 62 градуса 12 минут в. д. Через 15 минут после посадки по команде с Земли было включено буровое грунтозаборное устройство. Общая глубина бурения составила
225 см. В связи с тем, что оно проводилось с наклоном, общее заглубление составило около 2 метров.

19 августа 1976 с поверхности Луны стартовала взлетная ступень станции «Луна-24» с образцами лунного грунта. 22 августа 1976 в 200 километрах юго-восточнее Сургута (Тюменская область) совершил посадку спускаемый аппарат. На Землю доставлена колонка лунного грунта длиной около 160 сантиметров и весом 170 грамм.

АМС Луна-24.

Однако кроме АМС серии Луна в 60-е годы к спутнику Земли были запущены еще 6 аппаратов серии Зонд. Что же представляла из себя эта программа?

Серия космических аппаратов Зонд, начиная с Зонд-3, являлась беспилотным вариантом космического корабля 7К-Л1. Его разработка в ОКБ-1 велась под руководством главного конструктора С. П. Королева, а после его смерти (1966 г.) под общим руководством главного конструктора В. П. Мишина.

Фактически это был корабль 7К-ОК («Союз»), переоборудованный для пилотируемого полета к Луне по программе УР500-Л1 (о программе пилотируемых полетов - в следующей части).
Программа летно-конструкторских испытаний 7К-Л1 первоначально предусматривала десять беспилотных запусков, один пилотируемый облет Луны (намечавшийся на 26 июня 1968 г.), затем еще два беспилотных полета, а четырнадцатый запуск должен был быть вновь пилотируемым. Фактически же состоялось всего 6 беспилотных запусков этой серии.

Зонд-3, запущенный 18 июля 1965 года, совершил пролет мимо Луны 20 июля и ушел в околосолнечное пространство. Была проведена съемка обратной стороны Луны с гораздо более высоким качеством, чем у Луны-3.

АМС Зонд-3.

Зонд-4 был запущен 2 марта 1968 года. Космический аппарат, был выведен на сильно вытянутую орбиту с апогеем 330 000 км. Был осуществлен облет Луны и фотографирование лунной поверхности. После этого на Землю должен был вернуться спускаемый аппарат. Но при возращении на Землю отказала система управления, и посадка на территории Советского Союза не была возможна, как и плавный спуск: в ходе возращения капсулы "Зонда-4" перегрузки достигали 20 g. Как и все космические аппараты, садившиеся вне зоны досягаемости советских военных, он имел заряд тротила, который и был подорван на высоте 12 км над Гвинейским заливом. Через некоторое время выяснилось, что аппарат всё-таки мог бы быть подобран ВВС СССР, поэтому было принято решение не взрывать в таких случаях спускаемые аппараты.

Зонд-5, запущеный 14 сентября 1968 года, через три дня, 18 сентября совершил облет Луны, пройдя на минимальном расстоянии от ее поверхности 1960 км. На борту космического корабля находились биологические объекты: черепахи, плодовые мушки, черви, растения, бактерии и пр. С расстояния 90 000 км была произведена съемка Земли с высоким разрешением в течении 30 минут.

21 сентября 1968 года спускаемый аппарат КК "Зонд-5" приводнился в Индийском океане в точке с координатами 32 градуса 38 минут ю. ш. и 65 градусов 33 минуты в. д. Как и в случае с "Зонд-4" произошел отказ в системе управления при возвращении. Однако биологические объекты на борту остались живы.

Повторил возврат на Землю и Зонд-6, запущеный 10 ноября 1968 года. 14 ноября, пройдя на расстоянии 2420 км от ее поверхности, он был переведен на траекторию возвращения к Земле. Был осуществлен первый управляемый спуск на Землю со второй космической скоростью после облета Луны. В ходе пролета были сделаны панорамные фотографии лунной поверхности видимой и обратной сторон Луны.

07 августа 1969 года с Байконура стартовал Зонд-7. 8 августа он сделал первую цветную фотографию Земли с 78 000 км и Луны. 11 августа КК "Зонд-7" совершил облет Луны при минимальном расстоянии от ее поверхности около 1200 км. 14 августа спускаемый аппарат сел южнее города Кустанай.

Ну и последний Зонд (восьмой), запущеный 20 октября 1970 года, облетел Луну, произвел фотографирование Луны и Земли и 27 октября так же приземлился на территории СССР.

На этом и закончилась советская лунная программа. Автоматические межпланетные станции серий Луна и Зонд выполнили множество самых разнообразных исследований. На Землю были доставлены образцы лунного грунта. По результатам фотографирования были созданы подробные карты Луны.

Однако возникает естественный вопрос - а что, СССР вел исследования Луны только беспилотными аппаратами и не собирался отправить на естественный спутник Земли людей? Довольно долго официальная версия была именно таковой. Однако сейчас многое, бывшее ранее секретным, перестает быть таким. И сегодня о действительно существовавшей в 60-е и 70-е годы советской лунной пилотируемой программе известно очень даже многое.

Но это уже другая история.

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

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

Первая посадка на Луну

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

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

Первый искусственный спутник Луны

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

Достижения США

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

Первая высадка человека на луне

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

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

Окончание «лунной гонки»

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

Обратная сторона луны

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

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

Рис.1

2 января 1959 года состоялся первый в истории запуск в сторону ночного светила. Луна-1 ("Мечта", так называли её журналисты) прошла в близи Луны и стала первым в истории первым искусственным спутником Солнца (рис. 1). Масса ее составляет 361кг. Она впервые достигла второй космической скорости и прошла на расстоянии шести тысяч километров от Луны. На станции размещались научные приборы для изучения радиационных поясов Земли, космических лучей, метеорных частиц.

Американская АМС "Пионер 4", массой всего 6кг, запущенная 3 марта 1959г прошла намного дальше от Луны - всего 60500км.

Победой советских инженеров стал запуск 14 сентября 1959 АМС "Луна 2". Она достигла Лунной поверхности, и доставила на Луну металлический диск с гербом СССР. Научные приборы показали, что Луна практически не имеет магнитного поля. Этот полет показал, что все расчеты были выполнены правильно.

Рис.2

Уже в следующем полете "Луна 3" облетела наш спутник (рис. 2). На борту этой станции была размещена фототелевизионная аппаратура, впервые передавшая на Землю снимки части видимой и невидимой стороны Луны. Это были самые первые фотографии, полученные из космоса. На них было много помех, но ученые все же выявили множество деталей обратной стороны Луны. В обработке этих снимков принимали участие ГАИШ, ЦНИИГАиК, Пулковская и Харьковская обсерватории. Благодаря методике отождествления деталей рельефа, разработанной под руководством Ю.Н.Липского, именно этой группе исследователей удалось выявить кратеров и других образований рельефа. Именно так появилась первая в мире карта обратной стороны Луны.

Через несколько лет фотографирование отдельных участков поверхности видимого полушария выполнили американские космические аппараты "Рейнжер 7,8,9 ". Эти аппараты разбились, но за время падения передавали на Землю снимки различного разрешения.

В 1965году советская космическая станция "Зонд" завершила фотосъёмку обратной стороны Луны. Оказалось, что там меньше темных участков поверхности, а вот кратеров было так же много, как и на видимой стороне Луны, некоторые из них были названы именами ученых и космонавтов. И, наконец, была создана первая полная карта Лунной поверхности. Она была составлена под научным руководством Ю.Н.Липского.

Первая мягкая посадка была осуществлена автоматической межпланетной станцией "Луна 9" в 1966г. Способ посадки был предложен главным конструктором С.П.Королевым. Телекамеры станции передали на Землю панорамы окружающей местности с разрешением в несколько миллиметров.

В 1966 на орбиту вокруг Луны были выведены искусственные спутники "Луна 10,11,12". В состав аппаратуры входили приборы спектрального анализа, гамма излучения и инфракрасного излучения.

В 1966 году американский аппарат "Сервейер 1" осуществил мягкую посадку на Луну и в течение шести недель передавал снимки поверхности.

В июне 1968 года аппарат "Сервейер" совершил мягкую посадку и исследовал образцы лунного грунта.

После этого американцы занялись подготовкой к отправке на Луну пилотируемого корабля. При этом они опирались на результаты полетов советских автоматических станций "Зонд", которые осенью 1968 года впервые совершили путешествие по маршруту Земля - Луна - Земля Была решена задача возвращения космических кораблей из межпланетных полетов. Были запущены "Сервейер 3, 5, 6, 7" (1966-1967) с целью исследования Лунной поверхности, для выбора места посадки космических кораблей "Апполон".

Пять американских искусственных спутников "Лунар Орбитер" фотографировали Лунную поверхность и изучали ее гравитационное поле.

Астронавты Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин осуществили посадку лунной кабины 20 июля 1969 года. Астронавты установили отражатель лазерного излучения, сейсмометр, сделали снимки, собрали 22кг образцов лунного грунта, пройдя около100 метров от посадочного модуля и пробыв на поверхности 2 часа 30 минут. В основном блоке на орбите находился Майкл Коллинз.

Советские автоматические станции "Луна 16, 20, 24" с помощью специального грунтозаборного устройства в автоматическом режиме собирали породу и в возвращаемых аппаратах доставляли ее на Землю.

Самоходные аппараты "Луноход 1, 2" выполняли исследования вдоль пути передвижения в 10,5 и 37 км, передавая на Землю множество снимков и панорам окружающей местности, а так же данные о физико-химическом составе лунного грунта. С помощью лазерного отражателя установленного на луноходе удалось уточнить расстояние от Земли до Луны.

В 1958 году в США было создано Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства - НАСА. Первоначально планировалось, что астронавты полетят уже в 1958 году, но многочисленные неполадки отодвигали дату запуска. Корабль, который вывел астронавтов на орбиту - назывался - "Меркурий". Кабина "Меркурия" была очень тесной и неудобной. В 1965 году НАСА приняла новую программу космических полетов "Джемини". Корабли этой серии оказались намного совершеннее и удобнее. Последний корабль серии "Джемини-12" совершил полет в ноябре 1966 года. Но гораздо раньше этого НАСА разработала проект под названием "Апполон". Серия "Апполон" оказалась самой совершенной из всех, которые удавалось до сих пор создавать конструкторами CLIA. Корабль вмещал трех астронавтов, имел надежный спускаемый аппарат и стыковочный модуль. Он имел возможность состыковываться одновременно с несколькими кораблями. Но даже такой совершенный аппарат имел свои недостатки. Один из них стал причиной трагедии на стартовом комплексе. Во время предполетной тренировки в электрической сети произошли короткое замыкание. В считанные минуты пламя охватило всю площадку и астронавты Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт Роджер Чаффи погибли.

Почти в тоже время погиб советский космонавт Владимир Комаров на экспериментальном корабле "Союз".

Длительный перерыв с 1977 по 1990 г.г. в исследованиях Луны космическими аппаратами объясняется, по-видимому, переосмыслением программ, связанных с дальнейшими исследованиями и подготовкой аппаратов нового поколения.

Япония в марте 1990 года своей ракетой "Нисан" вывела на орбиту вокруг Луны автоматический аппарат "Mycec A", с целью дистанционного исследования поверхности Луны. Однако выполнить эту программу не удалось.

Спектральную съемку поверхности Луны в 1990 и 1992 г. осуществила американская АМС "Галилео", которая, двигаясь по сложной орбите к Юпитеру, возвращалась к Земле дважды и фотографировала ее спутник.

КА "Клементина", запущенный в 1994 году помимо фотографирования поверхности Луны с помощью лазерного передатчика выполнял измерения высот рельефа, а по траекторным данным уточнялась модель гравитационного поля и некоторые другие параметры.

Специальные измерения в районе полюсов показали, что на дне постоянно затененных глубоких кратеров могут быть кусочки льда.

Запущенный в январе 1998 года американский космический аппарат "Лунар Проспектор" специально предназначался для уточнения площадей занятых льдом в приполярных районах. На основании данных, переданных космических аппаратов с орбиты в 100 км, предполагается, что у Луны имеется железосиликатное ядро размером в 300 км. Обширные исследования выполнялись этим аппаратом с низкой орбиты в 25 км.

Продолжение краткого дайджеста по истории изучения Солнечной системы космическими аппаратами. В предыдущей части речь шла о , сегодня же мы поговорим о естественном спутнике Земли.
Находящаяся от нас на расстоянии всего в 380 000 километров, Луна представляет собой один из самых легкодоступных объектов Солнечной системы - как для наземных средств наблюдения (любой желающий может хорошо рассмотреть ее кратеры в обычный бинокль) так и для межпланетных зондов. Если полет к Марсу/Венере занимает месяцы, то до Луны при желании можно добраться за несколько дней. Низкая гравитация и отсутствие атмосферы позволяют не только относительно просто сажать на ее поверхность космические аппараты, но и затем возвращать их домой.

Неудивительно, что из всех тел Солнечной системы, Луна занимает первое место по количеству отправленных к ней аппаратов. В каком-то смысле слова ее можно назвать полигоном, где обкатывались технологии, применявшиеся затем при полетах к другим планетам.

Очень необычное фото: находящийся на орбите Луны космический апарат "LADEE" глазами аппарата "LRO" с расстояния в 9 километров.

Первые попытки добраться до Луны стали предприниматься еще в 1958 году. Однако поскольку речь идет о самой заре космической эры, и запуски (четыре американских и три советских) проводились в условиях сильного политического давления, когда надо было любой ценой опередить соперника, то эти первые миссии заканчивались или дорогостоящими фейерверками или тем, что аппарату не удавалось набрать нужную скорость и отправиться к Луне.
Наконец, в январе 1959 года, с восьмой попытки, “Луна-1” развила вторую космическую скорость. Правда в сам спутник она не попала (а целью было врезаться в Луну и доставить на ее поверхность советский герб), но станция по крайней мере пролетела в 6000 километрах от поверхности, установив, что у Луны нет значительного магнитного поля.

В том же году, “Луна-2” стала первым аппаратом, достигшим поверхности Луны и наконец доставившим туда советский герб, а “Луна-3” впервые передала фотографии обратной стороны Луны.

Конечно не FULL HD - но это первый взгляд на то, что доселе не видел ни один человек

Что касается США, то им пришлось весьма долго ждать успеха. Из 9 аппаратов, запускавшихся к Луне по программе “Пионер” лишь одному (“Пионер-4”, 1959 год) удалось набрать вторую космическую скорость. Затем была программа “Рейнджер”, которая представляла собой серию аппаратов-камикадзе, которые должны были передавать фотографии Луны вплоть до момента столкновения с ней. Всего было запущено 9 таких аппаратов, первые шесть запусков окончились неудачей, успех пришел лишь с “Рейнджером-7” в 1964 году.

Впрочем, у СССР дела обстояли не лучше: после первых успехов, следующих пришлось ждать весьма долго. После неудачного запуска в 1960 двух станций, которые должны были сфотографировать Луну, советские специалисты поставили куда более амбициозную задачу - осуществить первую мягкую посадку на ее поверхность. Получилось с девятой попытки - 31 января 1966 года “Луна-9” осуществила поставленную задачу.

Кто-то может спросить, почему при таком количестве запусков, прилунившаяся “Луна-9” имела собственно говоря девятый, а не скажем пятнадцатый порядковый номер? Дело в том, что официальные номера получали лишь станции, которые в принципе удавалось направить к Луне. До “Луны-4”, например были две станции которые из-за проблем с ракетой-носителем не удалось вывести на траекторию полета. После был т.н. “Космос-60” - неудавшаяся “Луна-5”, которая просто сгорела в земной атмосфере.

Лунная гонка набирала обороты. Технологии постепенно отрабатывались, надежность запусков возрастала. Под поставленную задачу высадить человека на Луне до конца десятилетия, NASA получило такие деньги, которых никогда не имело ни до, ни после. В 1966 году бюджет NASA составлял рекордные 4.5% от всего федерального бюджета (сейчас, менее 0.5%).

110 метровый "Сатурн-5". Всего было построено 15 этих великанов. С учетом инфляции, стоимость программы по их созданию составила 47 миллиардов долларов. Можете сами рассчитать, во сколько обходилась одна ракета.

В рамках подготовки к полетам “Аполлонов” американцы запустили две беспилотные программы. Первой была серия аппаратов “Сервейер”, чьей задачей было совершить мягкую посадку на поверхность спутника, отработав как саму технологию прилунения, так и изучить местность и условия на лунной поверхности. Из 7 миссий, 5 были успешными.

Второй была “Lunar orbiter” - серия из пяти спутников, которые картографировали 99% всей поверхности Луны с разрешением до 60 метров. Именно по этим картам подбирались места будущих посадок “Апполонов”.

В то время как у американцев к тому моменту была последовательная программа - картографировать всю лунную поверхность, отработать посадку и наконец высадить человека, то программы Советского союза, который при этом имел куда меньшие ресурсы, отличались большей хаотичностью.

Во-первых, была отдельная программа “Зонд”, в рамках которой на тот момент проводились испытания корабля, предназначенного для пилотируемого облета Луны. Про нее я уже .

Луна глазами ""Зонда-7"

Во-вторых, все та же программа “Луна”. После мягкой посадки следующей целью была доставка на Землю образцов лунного грунта.

В-третьих, планировалось высадить советских космонавтов на Луну, для чего создавался отдельный космический корабль и отдельная сверхтяжелая ракета-носитель Н-1.

Критиковать конечно легко, но у американцев например не было отдельной программы с отдельным кораблем для облета Луны и отдельной программы по доставке лунного грунта. Все это успешно проделали астронавты “Аполлонов” в рамках единой миссии.

Писать подробно про “Аполлоны” мне не хватит ни времени ни места, отмечу лишь свою любимую деталь. Спускаемый модуль “Аполлона-12” прилунился всего в 160 метров от аппарата “Сервейр-3”. Астронавты сняли с него некоторые приборы и детали для изучения того, какое влияние на них оказало двухлетнее пребывание в лунных условиях.

По возвращение домой выяснилась интересная вещь - на некоторых частях обнаружились земные бактерии. Отсюда встает интересный вопрос - действительно ли земным микроорганизмам удалось пережить два года пребывания на Луне? Или же микробы были вследствие небрежности занесены на деталь уже после её возвращения на Землю? Споры по этому вопросу ведутся до сих пор, но с тех пор NASA сильно ужесточило правила по стерилизации космических аппаратов.

СССР же так и не смог в назначенные сроки ни отправить космонавтов для облета Луны, ни высадить их на ее поверхность, взяв утешительный приз в виде трех успешных миссий по доставке лунного грунта на Землю (“Луна-16” в 1970, “Луна-20” в 1972, и “Луна-24” в 1976 году) и двух “Луноходов”.

Панорама лунной поверхности переданная одним из "луноходов"

К сожалению, интерес к космосу у публики упал настолько же стремительно, насколько зародился. Поскольку с Луной больше доказывать было нечего, а отправлять человека на Марс никто не собирался, американцы отменили три последние миссии “Аполлона”. В результате, в последний раз по реголиту довелось прогуляться астронавтам из экипажа "Аполлона-17" в далеком 1972 году. Напоследок, они оставили следующую мемориальную табличку.

Политическое руководство СССР сочло несолидным быть вторыми на Луне, и к середине 70-х полностью закрыло все лунные программы вместе с планами по сооружению на ее поверхности долговременной станции. В 1976 году состоялся последний полет по программе “Луна”. Планировавшийся на 1977 год полет “Луны-25” был отменен и “Луноход-3” так и остался на Землe.

В том же 1977 году NASA отключило все приборы (сейсмографы, магнетометры, детекторы солнечного ветра), оставленные астронавтами "Аполлонов "на Луне.

Единственный используемый по сей день инструмент, оставленный людьми на Луне - уголковые отражатели, которые показывают, что Луна ежегодно удаляется от Земли на 3.8 сантиметра.

В 1990 году, после 14 летнего перерыва, Луну наконец посетил новый космический аппарат - японский “Хитэн”. В 90-е к Луне летали еще два зонда: “Клементина” в 1994 году, и “Lunar Prospector” в 1998, основной задачей которого была проверка данных “Клементины” о наличии запасов льда на дне кратеров в районе лунных полюсов.

Настоящий лунный ренессанс наступил уже в новом веке. Миссия “GRAIL” составила самую подробную гравитационную карту луны. В рамках другой весьма зрелищной миссии, зонд "LCROSS" пролетел через облако, поднятое ударом разгонного блока “Кентавр” о кратер в районе Южного полюса Луны, чтобы установить состав содержащихся на его дне элементов.

Запущенный в 2009 году аппарат LRO с высоким разрешением отснял все места лунных миссий, в том числе установив точное местоположение “Лунохода-1”.

Собственно, "Луноход-1"

Место посадки "Аполлона-17"

Помимо NASA, за последние 10 лет, миссии к Луне отправляли ESA, Индия и Япония. Китай запустил уже три спутника и свой первый луноход, который хоть работает и не лучшим образом - но как говорится, первый блин комом, и в любом случае это только начало претворения амбициозных планов Поднебесной.

Планы по поводу дальнейшего изучения Луны есть не только у отдельных государств. Например, в рамках “Google Lunar X PRIZE” ведется соревнование среди частных компаний на то, кто из них сможет первым высадиться на Луне. Планов много и я надеюсь, что рано или поздно, вместе с космическими аппаратами туда вернутся и люди.

ПЕРВЫЕ РАЗВЕДЧИКИ ЛУНЫ

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

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

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

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

Автоматическая межпланетная станция "Луна-3"

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

Предыдущая статья: Чему равна скорость света Следующая статья: Углерод — характеристика элемента и химические свойства