Фото луноход: Луноход (38 фото) — красивые картинки и HD фото

Первые проработки аппаратов для перевозки космонавтов, которым предстояло высадиться на Луну, начались в ОКБ-1 ещё в конце 1950-х. Опыта и ресурсов для самостоятельной разработки таких вездеходов у «фирмы» С.П. Королёва не было, и он начал искать подходящего смежника. «Сначала проект … решили отдать Научно-исследовательскому тракторному институту (НАТИ), — вспоминает один из разработчиков лунохода Борис Гладких. — Но там от участия в проекте отказались, потому что задание было похоже на сказочную авантюру. Обозначенные условия для работы будущей машины были фантастическими: глубокий вакуум, перепад температур от –150°С до +150°С».

В конце 1959 года С.П. Королёв обратился к руководителю Специального конструкторского бюро №2 (СКБ-2) ленинградского Кировского завода Ж.Я. Котину с предложением разработать «внеземное транспортное средство». К 1961 году, рассмотрев несколько вариантов шасси и оценив сложности реализации, от проекта отказался и танковый конструктор.

Кадр из документального фильма, показывающий примерный вид лунохода Л2, разрабатываемого в ОКБ-1. (Источник)

В конечном итоге тема перекочевала в головную организацию танковой промышленности — ленинградский Всесоюзный научно-исследовательский институт №100 (ВНИИ-100, будущий Всероссийский научно-исследовательский институт транспортного машиностроения ВНИИТрансмаш), где за работу взялся коллектив под руководством А.Л. Кемурджиана.

Официально проект лунохода был санкционирован 10 февраля 1965 года решением №10 Комиссии президиума Совета министров СССР по военно-промышленным вопросам (Военно-промышленной комиссии). В пилотируемой лунной экспедиции Н1-Л3, реализация которой с августа 1964 года становилась основной задачей советской космической программы, луноходам отводилась важная роль: им предстояло прилуниться раньше человека и разведать район посадки, а также осмотреть резервный экспедиционный корабль ЛК, который прибудет вослед. Кроме того, луноходы должны были служить посадочными радиомаяками, средством перемещения космонавтов и передавать на Землю телевизионные изображения высадки советского человека на Луну.

А.Л. Кемурджиан – заместитель директора – главный конструктор ВНИИтрансмаш по космической тематике. (Источник)

Одной из «точек кипения» стал выбор движителя. Рассматривались разные варианты: шагающий, шнековый, гусеничный, колёсный. Поскольку не было ясности ни в свойствах грунта, по которому предстояло двигаться, ни в особенностях рельефа местности на Луне, до последнего момента шел спор между колесом и гусеницей, причем предпочтение отдавалось последней.

«Для проработки этого необычного для нас задания мною вначале была сформирована небольшая (со мною — пять человек) группа… Всё держалось в страшном секрете. Это была группа первопроходцев, осмысливавших задание и соображавших, что надо сделать, чтобы его выполнить, — вспоминал Александр Леонович. — Постепенно на эту работу переключился весь 25-й отдел. С привлечением специалистов из других отделов вопрос был изучен, сделаны конструкторские проработки, проведены некоторые экспериментальные исследования и определены проблемы. Все это было доложено С.П. [Королёву], который посетил наш институт 31 мая 1964 года вместе со своими ближайшими соратниками… А в июле 1964 года был выпущен отчет: «Определение возможности и выбор направления в создании самоходного шасси аппарата Л-2»».

Первые действующие макеты шасси аппарата Л2, 1965 год: А) с колесным движителем; Б) с гусеничным движителем. (Источник)

В 1965-1966 годах, как мы помним (см. «Луна-16»: триумф после поражения), все работы по межпланетной тематике ОКБ-1 передало на Завод имени С.А. Лавочкина. Последний отвечал за создание комплекса для доставки лунохода («объект Е-8»), а также — за проектирование собственно передвижного объекта. ВНИИ-100 занимался самоходным шасси с блоком управления и системой безопасности движения.

«Лавочкинцы» переделали Е-8, приняв в качестве средства запуска к Луне ракету-носитель «Протон-К» и разгонный блок «Д». Полностью перекроен был и проект лунохода. Поскольку задача создать тележку, которая, с одной стороны, могла управляться дистанционно (нужных по размеру компьютеров и хоть какого-нибудь искусственного интеллекта тогда не было), а с другой — в случае необходимости — возить космонавтов, оказалась неподъемной, на первом этапе решили обойтись «полностью беспилотным вариантом». Но даже не оставив в проекте средств жизнеобеспечения и сняв рычаги управления и подножки, коренным образом снизить массу лунохода не удалось — она только росла…

«Луноход-1». Фото из архива НПО имени Лавочкина

В самом начале разработки ВНИИ-100 продолжил углубленное изучение различных типов движителей, начатое предшественниками: «Пробовали мы и гусеничный, и шагающий, и другие варианты, — вспоминал Борис Гладких. — … Для прокручивания гусениц нужна [была] большая мощность». У лунохода же последняя не превышала пару-тройку сотен ватт. К тому же разрыв гусеницы полностью обездвиживал аппарат, а починить ее было некому. Выход же из строя одного колеса в многоколёсном шасси не был критичным.

Важную роль в выборе движителя сыграла информация о физических свойствах лунного грунта, полученная в январе и декабре 1966 года «Луной-9» и «Луной-13». Возникла полная определенность, на каких тропинках оставит свои следы луноход: слой порошкообразного вещества («пыли»), который покрывал мелкие камушки «почвы», оказался очень тонок, что говорило о том, что со своей задачей неплохо справятся и колёса, а вот звенья гусеницы могли не выдержать воздействие мелкодисперсного абразива в условиях вакуума.

Станция «Луна-13» определяла механические свойства лунного грунта. Фото из архива НПО имени Лавочкина

В конечном итоге выбрали колёсное шасси, которое было легче и надёжнее, а также требовало для привода меньшую мощность, чем для вращения гусениц. Оставалось нужные колёса изготовить и испытать.

Разработка, испытания и доводка шасси шли параллельно с эскизным проектированием Е-8. Уже к концу 1967 года его отработали сначала в ВНИИ-100, а затем и на Заводе имени С.А. Лавочкина. Имитировать силу тяжести, которая на Луне вшестеро меньше земной, было сложно. Поэтому процесс взаимодействия модели колеса с лунным грунтом изучался на стенде с падающим контейнером. Затем к экспериментам подключили летающую лабораторию — самолёт Ту-104. Внутри пассажирского салона устроили грунтовый канал для изучения тяговых и сцепных характеристик колеса в условиях пониженной тяжести с учетом различных параметров конструкции. На полигоне построили стенд с системой разгрузки, которая имитировала лунную силу тяжести с точностью до процента.

Но некоторые технические вопросы требовали не только наземной, но и космической отработки — их проводили на спутниках «Луна-11», «Луна-12» и, особенно тщательно, на «Луне-14». У специалистов, управляющих этими станциями, даже появилась шутка: «Пойдем, потрёмся!…» — говорили они, давая команду на включение экспериментальной аппаратуры, установленной на последних аппаратах серии Е-6 (элементы редуктора для проверки работоспособности зубчатых — cтальных и стеклокерамических — и различных подшипников) для последующего использования результатов в проекте лунохода.

Схема полета и устройство станции «Луна-14». (Источник)

⇡#Глазастый бачок

С точки зрения современных лунных и марсианских роверов, первый луноход представлял собой довольно крупный аппарат массой около 750 кг, высотой 135 см и длиной 170 см. В верхней части его ширина достигала 215 см, тогда как в нижней он был заметно уже — около 160 см, благодаря чему внешне он напоминал огромный бак для кипячения белья, поставленный на колёса.

Луноход состоял из герметичного приборного контейнера, в котором размещалась вся служебная аппаратура, и самоходного шасси. Контейнер имел форму усеченного конуса: большое верхнее основание служило радиатором для сброса тепла, к меньшему нижнему крепились элементы шасси. На время лунной ночи радиатор закрывался теплозащитной крышкой, внутренняя поверхность которой была заклеена фотоэлектрическими преобразователями: элементы общей площадью около 3,5 м² вырабатывали 180 Вт электричества, обеспечивая лунным днём подзаряд серебряно-кадмиевого буферного аккумулятора ёмкостью 200 А·ч. В рабочем положении крышка поднималась над задней частью аппарата, поворачиваясь электроприводом на шарнире и устанавливаясь под разным углом, располагаясь оптимально к Солнцу — в зависимости от его высоты над лунным горизонтом. Азимутальное наведение солнечной батареи обеспечивалось поворотами корпуса лунохода.

Устройство «Лунохода-1». (Источник)

Надо сказать, что при проектировании лунохода кроме солнечных батарей рассматривались различные источники электроснабжения, в том числе двигатели внутреннего сгорания и турбогенераторы на однокомпонентном топливе или использующие солнечное тепло, топливные элементы и радиоизотопные термоэлектрогенераторы. Всё это было отвергнуто, в основном по причине отсутствия готовых технических решений требуемой размерности.

Впрочем, радиоизотопный генератор всё же применили, но несколько в другом качестве: изначально луноход рассчитывался на работу в течение трех месяцев, за которые он должен был пережить три «лунных ночи», а каждая длилась две недели! За это время даже укутанный экранно-вакуумной изоляцией гермокорпус остывал до недопустимо низких температур, и довольно слабая электроника могла не запуститься «лунным утром». Поэтому было решено обогревать аппарат радиоизотопным источником: цилиндрическая «печка» с капсулой на основе полония-210 торчала снаружи сзади лунохода; днем она просто излучала избыточное тепло, а ночью сквозь нее циркулировал хладагент, отдавая тепло внутрь герметичного корпуса.

В задней части луноходов находилась радиоизотопная «печка». Фото Н. Дзись-Войнаровского. (Источник)

Собственно шасси с шириной колеи 1600 мм состояло из восьми ведущих мотор-колес (диаметр каждого по грунтозацепам — 510 мм, ширина 200 мм, колесная база — 170 мм). В первом варианте аппарат должен был иметь всего четыре больших (диаметром по 1100 мм) колеса — по два с каждой стороны. Позднее для повышения надежности число колес удвоили; этот вариант и был принят к реализации. Разворот осуществлялся «по-танковому», за счет изменения скорости и направления вращения колес левого и правого борта. Минимальный радиус поворота составлял всего 80 см.

Каждое колесо изготавливалось из проволочной сетки, имело снаружи титановые лопатки-грунтозацепы и оснащалось индивидуальной балансирно-торсионной подвеской. В герметичной ступице находились приводной электродвигатель, трансмиссия и тормоз. Смазка осуществлялась фтористым соединением.

Колесо лунохода (фото РИА «Новости») и его устройство: 1 — мотор-колесо; 2 – балансир; 3 – торсион; 4 – кронштейн; 5 – реактивная тяга; 6 – грунтозацеп; 7 – сетка; 8 – ступица; 9 – спицы; 10 – обод.

Благодаря независимой подвеске колеса могли занимать различное положение по отношению к корпусу, что позволяло луноходу преодолевать камни, выступы, небольшие трещины. На случай застревания или поломки колеса пиропатрон разрывал валик моторного привода, освобождая колесо — перемещение обеспечивали оставшиеся семь. Подвижность не терялась до тех пор, пока с каждой стороны не оставалось хотя бы по два работающих колеса.

Конструкция движителя шасси характеризовалось не только высокой экономичностью (на передвижение тратилось не более 300 Вт — гораздо меньше мощности обычного утюга или электрочайника), но и значительной проходимостью: луноход мог одолеть «порог» высотой до 40 см и шириной до 60 см, взобраться по откосу с крутизной в 20° и даже маневрировать на склоне до 45°. Для предотвращения опрокидывания при движении с большим креном или на уклонах имелись датчики, следящие за углом дифферента (наклон вперед-назад) и крена (наклон вбок), которые могли самостоятельно выдать команду «стоп». Пройденный путь измерялся девятым колесом-одометром в задней части.

Блок автоматики шасси (БАШ) «Лунохода-1» с датчиком крена и дифферента (ДКД, прибор в желтом корпусе слева на плате разъемов). (Источник)

Вся служебная аппаратура, требуемая как для полёта Е-8, так и для работы на Луне (система управления, датчики и приборы контроля свойств окружающей среды, блоки телевизионного и радиокомплекса, телеметрической системы, схемы управления луноходом, блоки автоматики, а также аккумуляторы), устанавливалась внутри герметичного корпуса самого лунохода, исключая дублирование, а значит, снижая пассивную массу посадочной платформы. Для того, чтобы самоходный аппарат мог съехать с платформы на Луне, имелись пандусы в носовой и хвостовой частях платформы; при перелёте они были сложены пополам, а после посадки раскладывались. В зависимости от состояния рельефа местности луноход мог съехать на поверхность либо по передним, либо по задним пандусам.

Кроме телекамер на видиконах, служивших для управления, имелась телефотометрическая оптико-механическая система с панорамной разверткой из четырех передающих камер — по две с каждой стороны аппарата. Они формировали лунные панорамы размером в вертикальной плоскости 30°, которые не требовали высокой скорости (передавались на Землю за 25 или 100 минут каждая) и получались во время полной остановки лунохода.

Научное оборудование включало рентгеновский флуоресцентный спектрометр для измерения химического состава грунта, детекторы космических лучей, рентгеновский телескоп для солнечных и внегалактических наблюдений, французский лазерный уголковый отражатель и радиометр. Луноход имел коническую антенну с низким коэффициентом усиления, управляемую остронаправленную спиральную антенну с высоким коэффициентом усиления и выдвижные приборы, которые исследовали плотность лунной поверхности ударным способом.

Лазерный уголковый отражатель для точного измерения расстояния от Земли до Луны — в данном случае от «Лунохода-2». (Источник)

⇡#Профессия — водитель лунохода

Аппарат управлялся дистанционно с Земли группой из пяти человек — командира, водителя, бортинженера, штурмана и оператора наведения антенны. Собственно, «рулил» водитель, штурман выполнял навигационные расчеты, бортинженер контролировал состояние аппаратуры, а оператор ориентировал остронаправленную антенну в сторону Земли. Общее руководство осуществлял командир, принимая решения на основании сообщений членов группы.

Операторы смотрели на дорогу «глазами» лунохода, роль которых играли две малокадровые телекамеры с полем зрения 48 × 36°, установленные спереди. Вследствие малой чувствительности камер и того, что сейчас принято называть «малой шириной канала передачи», принимаемая на Земле картинка имела узкий динамический диапазон, низкое разрешение и малую скорость обновления — новый кадр появлялся на экране перед водителями один раз в 20 секунд!

За пультом управления – один из водителей луноходов Вячеслав Довгань. (Источник)

Учитывая, что задержка в подаче управляющего сигнала составляла до пяти секунд — с Луны на Землю и обратно с учётом реакции водителя — процесс управления был нетривиален. Он заключался в полном взаимодействии всей наземной группы, которая по приборам определяла положение лунохода в пространстве (наклон можно было оценить через камеру, которая смотрела на «датчик лунной вертикали» — внутрь вогнутой полусферической чаши с нанесенными кольцевыми рисками и свободно катающемуся по ним металлическому шарику) и прокладывала путь, ориентируясь по медленно сменяющейся «картинке» посредственного качества.

Дистанционное управление луноходом было налажено через наземный измерительный пункт НИП-10 под Севастополем, входивший в состав общесоюзного командно-измерительного комплекса (КИК). Операторы сидели в отдельной комнате НИПа перед черно-белыми мониторами с электронно-лучевыми трубками, на которых отображались поверхность Луны и телеметрия систем лунохода. Для руления использовались специальные пульты с ручками управления наподобие тех, которыми оснащались пилотируемые космические корабли. Перемещение ручки преобразовывалось в команды, передаваемые через антенну на луноход.

Пункт управления луноходами. (Источник)

Формирование экипажа лунохода началось еще при проектировании аппарата. Кандидаты подбирались из числа офицеров КИК. Тренировки начались в 1968 году до первой попытки запуска Е-8, прервались в ходе выполнения задач по программе Е-8-5 (точнее говоря, экипажи переключилась с управления луноходом на управление «луночерпалкой»), затем возобновились и продолжались чуть ли не до момента запуска «Луны-17».

«Лунодром» представлял собой модель участка лунной поверхности размером 71 × 119 м с типичным для «морских» районов рельефом, образованным искусственно созданными кратерами, каменными грядами и отдельными камнями различных размеров и формы, по которым ездил упрощенный макет лунохода.

Лётчик-космонавт В.Ф. Быковский с экипажем «Лунохода-1» на «лунодроме» в поселке Школьное, Крым.
22 ноября 1970 года. (Источник)

Даже на земле управлять аппаратом, глядя в телевизионную картинку, оказалось очень непросто: изображение было контрастным, без полутеней, а сами картинки менялись всего лишь три раза в минуту. Выяснилось, что предельную скорость луноход развить не сможет — мешали неопределенности рельефа, которые оценивались по телевизору с учетом большой задержки сигнала. В связи с этим он мог проезжать не более 800 метров в час, передвигаясь короткими рывками и часто останавливаясь. Были и другие факторы, замедлявшие движение: несмотря на то, что в состав экипажа входил штурман, обязанный прокладывать маршрут, реальный выбор пути рождался в споре между управленцами и учеными, для которых интересен был каждый кратер и каждый лунный камень.

⇡#В путь!

Как мы помним из первой части статьи, первая попытка отправки к Луне станции Е-8, предпринятая 19 февраля 1969 года, окончилась аварией ракеты-носителя. Затем началась операция под кодовым названием «лунный грунт», и усилия по запуску передвижной лаборатории пришлось на время оставить.

После того, как «Луна-16» привезла ученым сто грамм реголита, 10 ноября 1970 года стартовала ракета «Протон-К» с разгонным блоком «Д» и станцией Е-8, которая получила официальное название «Луна-17». В этот раз выведение на траекторию полёта к цели прошло успешно. 12 и 14 ноября станция выполнила две коррекции, и 15 ноября вышла на окололунную орбиту высотой 85 × 141 км и наклонением 141°. На следующий день периселений был снижен до 19 км, а 17 ноября «Луна-17» совершила мягкую посадку в Море Дождей в точке с лунными координатами 38,25° с.ш. и 325,00° в.д.

Станция «Луна-17» (Е-8-5) на Заводе имени Лавочкина. Фото из архива НПО имени Лавочкина

Почти три часа водители оценивали окружающую обстановку. Реальная «картинка» с Луны оказалась ужаснее, чем ее имитация во время тренировок на «лунодроме». Наконец, пандусы раскрылись. Оператор «дал газ», и «Луноход-1» спустился на поверхность. Отъехав от посадочной платформы на 20 м, он остановился, и весь следующий день, оставаясь неподвижным, заряжал аккумуляторы. В следующие двое суток он проехал в общей сложности 190 м. На пятый день крышку закрыли, и луноход «заснул» в 197 м от платформы. Такое маленькое расстояние было пройдено именно из-за того, что решения по управлению необходимо было принимать «здесь и сейчас», учитывая множество факторов; не всё шло гладко и с детальной программой исследований: в целом она была прописана, но, увы, не по шагам.

Началась лунная ночь.

Схема посадки станции «Луна-17» (участок торможения): 1 – включение основного двигателя; 2 – включение двигателей малой тяги; 3 – участок «парашютирования» (снижения с малой скоростью). Из архива НПО имени Лавочкина

«Луноход-1» удивил весь мир. «… На Западе ждали доставки образцов, как в прошлой программе «Луна-16». Реакция мировой общественности была потрясающей, — вспоминает непосредственный участник событий Михаил Маров. — Мысль о том, что автоматический аппарат передвигается на колесах по другому миру, так или иначе находила резонансный отклик у людей, даже несмотря на то, что сам факт этого путешествия носил для многих из них виртуальный характер. О триумфе высадки лунохода станцией «Луна-17» восторженно объявила и советская, и западная пресса, тогда как доставка образцов лунных пород станцией «Луна-16» вызвала скорее мимолетное и менее сильное восхищение. Притягательность лунохода, возможно, была частично вызвана его необычным внешним видом. Первые дни его гротескные изображения не сходили со станиц прессы… Прошло более четверти века, прежде чем США смогли возродить интерес к исследованиям другого мира с помощью аппарата-робота, но подобной реакции уже не было».

Первая лунная ночь прошла спокойно. На восходе крышка открылась и, зарядив за два земных дня аккумуляторы, «Луноход-1» двинулся в путь. Уже наработав необходимый опыт, экипаж в этот раз действовал гораздо увереннее — за второй лунный день было пройдено уже целых полтора километра! Но в «лунный полдень» пришлось остановиться: солнечные лучи, бившие из зенита, полностью заливали телекартинку белыми пятнами бликов. Были и плановые остановки для съёмки панорам, определения свойств лунного грунта, а также сеансов лазерной локации через уголковый отражатель.

Панорама №5, переданная «Луноходом-1» во время третьего сеанса связи. (Источник)

В целом аппарат показал себя отлично. Гарантированный ресурс в три месяца он перекрыл втрое, выполнив при этом огромный объём научных и прикладных исследований. В частности, отрабатывался поиск подходящего места посадки пилотируемого корабля ЛК (на тот момент актуальность миссии Н1-Л3 еще не была безвозвратно потеряна): через два месяца после прилунения, используя только навигационные средства, «Луноход-1» вернулся к месту старта, где сфотографировал посадочную ступень «Луны-17». Справились и со сложными ситуациями (например, когда не могли долго выбраться из небольшого кратера).

Когда закончился четвёртый лунный рабочий день, ТАСС сообщил о полном выполнении первоначальной программы работ. Но бортовые системы работали нормально, и программу продлили — реально она завершилась лишь 14 сентября 1971 года.

Фото посадочной платформы станции «Луна-17», сделанное «Луноходом-1». Фото из архива НПО имени Лавочкина

Конечно, проблем хватало. В частности, исторический отчет «Радиотехнический комплекс автоматических станций «Луна-17» и «Луноход-1»», опубликованный на сайте холдинга «Российский космические системы» (РКС), сообщает, что «Во время четвертого лунного дня при проведении сеансов связи через второй комплект передатчика (С-163М-2) наблюдалось уменьшение информативной мощности. <…> Второй передатчик функционировал нормально до седьмого лунного дня. В сеансе №707 (11 мая 1970) постепенно уменьшалась информативная мощность, в некоторые моменты доходя до нуля. К моменту отказа передатчик наработал 212 часов 36 минут».

«После седьмого лунного дня при малой информативной мощности с борта передавалась только телеметрия, при нормальной передавалось телевидение и телеметрия. <…> В двенадцатый лунный день передатчик не включился, отказало бортовое питание объекта. «Луноход-1» прекратил свое существование».

К этому времени аппарат преодолел расстояние в 10 540 м, обследовал площадь в 80 000 м². Максимальная скорость движения не превышала 2 км/ч. За время работы удалось получить свыше 20 тысяч телевизионных изображений лунной поверхности, а также 206 фотопанорам. Прибор оценки проходимости отработал 537 циклов определения физико-механических свойств грунта, а в 25 точках был выполнен его химический анализ.

«Восьмёрка» на Луне, нарисованная колёсами. Так водители «Лунохода-1» поздравили своих жён и женщин-коллег с 8 марта. Фото из архива ГЕОХИ

⇡#Продолжение и наследие

После начала работы «Лунохода-1» советская программа исследования нашего ночного светила выглядела следующим образом. 2 сентября 1971 года стартовала «Луна-18»: полет станции Е-8-5, которая должна была доставить на Землю образцы грунта из горных районов, был успешен вплоть до посадки 11 сентября. Однако расход топлива на предпосадочные операции был выше расчётного, и в момент прилунения станция разбилась.

28 сентября 1971 года стартовала «Луна-19». Станция Е-8ЛС, созданная на базе «Луны-17» (для снижения затрат при разработке максимально использовались конструктивные узлы и агрегаты лунохода и посадочной ступени), 3 октября вышла на окололунную орбиту, откуда должна была производить картографирование поверхности и измерение высоты рельефа местности. Однако 6 октября, при проведении коррекции для формирования рабочей орбиты из–за отказа системы управления станция перешла на нерасчетную орбиту. Как следствие, основную задачу пришлось отменить, а программу работы на лунной орбите скорректировать.

Станция типа Е-8ЛС. Фото из архива НПО имени Лавочкина

14 февраля 1972 года в полёт отправилась «Луна-20». 21 февраля станция Е-8-5 совершила успешную посадку в горах Аполлония близ Моря Изобилия, всего лишь в 1 800 м от места гибели «Луны-18». Садились в дневное время, и камеры станции отправили на Землю снимки местности перед началом работы. При включении бур практически сразу встретил большое сопротивление — его пришлось трижды останавливать во избежание перегрева. Он проник в породу на 25 см и взял 55 г образцов, которые были успешно доставлены на Землю 25 февраля. Спасаемый аппарат приземлился на островке реки Каркингир в 40 км к северу от Джезказгана в условиях снежной бури, и был обнаружен лишь на следующий день.

Стартовавшая 8 января 1973 года «Луна-21» (Е-8) доставила «Луноход-2» — заметно усовершенствованный самоходный аппарат. Он успешно работал на лунной поверхности до 4 июня 1973 года, пройдя расстояние 37 км — в 3,5 раза большее, чем предшественник, и передав на Землю 93 телефотометрических панорамы и около 89 тысяч снимков малокадрового телевидения. Кроме того, он измерял химсостав грунта и напряженность магнитного поля.

«Луноход-2» был усовершенствованным вариантом своего старшего собрата. (Источник)

29 мая 1974 года на окололунную орбиту улетел очередной картограф — станция «Луна-22» (Е-8ЛС), успешно выполнявшая задачу до декабря 1975 года. Было проведено четыре сеанса картографирования поверхности Луны (запланированный пятый сеанс отменили в связи со значительным понижением перицентра орбиты). Полученные телевизионные панорамы отличались хорошим качеством. Высотомер проводил подробное изучение характера рельефа исследуемых участков; химсостав лунных пород определялся по их гамма–излучению.

Следующая «луночерпалка» создавалась по модернизированному проекту Е-8-5М. Эту станцию, имеющую усовершенствованный механизм бурения, запустили 28 октября 1974 года под названием «Луна-23». 6 ноября она совершила посадку в заданной точке в южной части Моря Кризисов. Из–за отказа измерителя скорости и прилунения на крутой склон станция опрокинулась в сторону грунтозаборного устройства и получила механические повреждения. Был разгерметизирован приборный отсек, отказал один из передатчиков, грунтозаборное устройство в рабочее положение привести было невозможно. Возвратную ракету запускать не стали, но связь с «Луной-23» продолжалась до 9 ноября.

Снимок опрокинутой на бок станции «Луна-23», сделанный американским орбитальным зондом LRO (D-посадочная ступень; А-возвратная ракета). Фото NASA

16 октября 1975 года была предпринята попытка запуска следующей станции типа Е-8-5М, которая завершилась аварией из-за отказа блока «Д».

9 августа 1976 года в путь отправилась «Луна-24». 18 августа эта станция типа Е-8-5М совершила посадку в Море Кризисов. Ночное прилунение произошло неподалёку от мест неудачных посадок предыдущих станций: в 2 400 м от точки, где села «Луна-23» и вблизи района падения «Луны-15». Целью полета было получение проб грунта с глубины более 2,5 м на поверхности маскона. Бур смог проникнуть на глубину 2,25 м под небольшим углом наклона. Образцы общей массой 170,1 г оказались на Земле 22 августа. Посадка произошла в 200 км севернее Сургута.

Макет станции «Луна-24» в Мемориальном музее космонавтики. Обратите внимание на грунтозаборное устройство. (Источник)

Этот полет оказался последним: всего в Советском Союзе были запущены 11 станций Е-8-5, из которых только 5 полностью или частично выполнили свою задачу. Успехи луноходов были более значительны: две из трех станций Е-8 выполнили задачу.

Поскольку посадочная платформа Е-8 показала себя с хорошей стороны, на ее базе были реализованы не только «луночерпалки» и луноходы, но и тяжелые лунные спутники Е-8ЛС. Позднее платформа была модифицирована — на ее основе создали автономную двигательную установку для зондов «Фобос», запущенных в 1988 году, а также разгонный блок «Фрегат», успешно используемый в наши дни. Однако самые большие перспективы задела так и не были реализованы.

Современный разгонный блок «Фрегат» — потомок посадочной платформы КТ проекта Е-8. (Источник)

Недавно рассекреченные «Роскосмосом» материалы позволяют узнать о нескольких интересных проектах лунных станций на основе Е-8-5М и Е-8. В 1975 году в НПО имени С.А.Лавочкина был подготовлен документ «Предложение по использованию объектов типа Е8 для исследования Луны и окололунного пространства в 1977 — 1980 годы», где, в частности, отмечается, что на 1983 года «планируется обеспечить посадку автоматических станций на невидимую сторону Луны с последующей доставкой образцов грунта на Землю». Для решения задачи предполагалось привлечь лунные искусственные спутники-ретрансляторы. Кроме научной ценности, данные миссии должны были закрепить советские приоритеты в лунных исследованиях, так как до тех пор «ни один космический аппарат не совершал посадку на невидимой стороне Луны».

Однако в период с полета «Луны-24» и до запуска станции на «темную сторону» страна могла потерять приоритет, поскольку NASA планировало высадить на невидимую сторону свой зонд. Новые советские лунные станции и спутники предлагалось создавать на базе перспективных комплектующих систем, что могло привести к затягиваю сроков, в связи с чем предлагалось ускорить высадку за счёт применения проверенной матчасти: Е-8-5М (посадочная станция Е-8) и Е-8ЛС (спутник ретранслятор Е-8Л1С). Такое решение позволило бы осуществить экспедицию уже в 1977 году.

Один из вариантов усовершенствованной станции для доставки образцов грунта Е-8-5М. Фото из архива НПО имени Лавочкина

К тому времени в НПО имени С.А.Лавочкина были изготовлены третий луноход, а также ещё одна станция для доставки грунта. С помощью этого лунохода возможно было уже в 1978 году «исследовать распространение радиоволн на поверхности Луны с целью изучения загоризонтной радиосвязи для использования этого принципа в дальнейшем при создании лунных баз». В 1979 — 1980 годах предлагалось «произвести крупномасштабное фотографирование всей поверхности Луны, а также отдельных районов с высоким разрешением, с доставкой фотопленки на Землю (!) с целью создания полной карты Луны». Это мог сделать усовершенствованный аппарат на базе Е-8-5М.

Все эти проекты были вполне реальны, поскольку совершенствование ракеты-носителя «Протон-К» позволяло увеличить массу орбитального блока с 19 640 кг до 20 140 кг, а с учётом модернизации блока «Д» было возможно отправить к Луне станцию массой 6 200 кг — на четыре центнера больше, чем ранее.

Увы, все эти предложения так и остались на бумаге: центр тяжести межпланетных исследований сместился в сторону Венеры и Марса.

«Луноход-3» остался на Земле. Фото из архива «Новостей космонавтики»

P.S. Как отмечалось на международной научной конференции «Геодезия и картография внеземных территорий: история и современность», прошедшей 12 февраля 2013 года в Московском государственном университете геодезии и картографии (МИИГАиК), «результаты картографирования территории по маршруту «Лунохода-1» по новейшим данным американского аппарата LRO (разрешение снимков – 0,2 м на пиксель) до некоторой степени сравнимы с результатами картографирования, выполненного 40 лет назад на основе фототелевизионной информации, принятой Симферопольским Центром дальней космической связи. Это свидетельствует как о высоком качестве работ, выполненных в рамках программы луноходов, так и возможностях современной орбитальной съёмочной аппаратуры».

Топографическая схема маршрута «Лунохода-1». (Источник)

Основные источники:

1. В.Алексеев, А.Лебедев «За лунным камнем»
2. М.Маров, У.Хантресс «Советские роботы в Солнечной системе. Технологии и открытия», Физматлит, 2017
3. «Лунные зонды СССР»
4. Автоматическая станция «Луна-16
5. Автоматическая станция «Луна-17»
6. «Луна на ладони»
7. «Луноход создали в Горелово»
8. «Луна-17»
9. «Гуманитарная составляющая жизни. К 90-летию доктора технических наук, профессора, основателя школы космического транспортного машиностроения Александра Кемурджиана».
10. О «Луноходе-1»
11. «Луноход-1»

«Луноходы-1 и -2» в истории лунных исследований

Александр Базилевский
«Природа» №2, 2021

Сейчас, когда скоро на Марс прибудут марсоходы — американский Perseverance («Настойчивость») и китайский «Тяньвэнь-1» («Вопросы к небу»), — уместно вспомнить работу советских «Луноходов-1 и -2» и полученные ими научные результаты [1]. На рис. 1 показан внешний вид «Лунохода-2» и расположение некоторых научных приборов. Длина планетоходов с полностью открытой солнечной батареей — 4,42 м, ширина в верхней части — 2,15 м, а по колесам — 1,60 м, высота — 1,92 м. Масса первого — 756 кг, второго — 836 кг.

«Луноход-1» стартовал с Земли 10 ноября 1970 г. на борту автоматической станции «Луна-17» и совершил посадку 17 ноября в северо-западной части равнины Моря Дождей, недалеко от мыса Гераклита (рис.  2, 3). Он проработал 11 лунных дней. Лунные сутки примерно равны 29,5 земных суток. А термин «лунный день» здесь употребляется в значении «светлое время лунных суток». Прошел планетоход по Луне 9,9 км [2] и прекратил работу 14 сентября 1971 г.: термоизотопный генератор выработал ресурс, и системы аппарата ночью замерзли [3].

«Луноход-2» стартовал с Земли 8 января 1973 г. на борту автоматической станции «Луна-21» и совершил посадку 15 января на равнинной местности в кратере Лемонье — заливе Моря Ясности (см. рис. 2). Он проработал четыре с небольшим лунных дня, прошел по Луне 39,1 км [4] и прекратил работу 10 мая 1973 г. из-за перегрева.

Маршрут «Лунохода-1»

Во время работы «Лунохода-1» у нас не было детальных орбитальных снимков района работы (см. рис. 3), и мы не понимали, что встретим за пределами видимости навигационных и панорамных ТВ-камер, а это расстояния в десятки метров. Когда попадался интересный кратер или камень либо приближался конец очередного сеанса работы (что определялось видимостью Луны из пункта управления в Крыму), луноход останавливался, проводил ТВ-съемку панорамными камерами, выполнял другие наблюдения, а экипаж уходил на отдых. В течение первых двух лунных дней планетоход прошел немногим более 1 км на юг (рис. 4). Затем его развернули в обратном направлении, и в течение третьего лунного дня, пользуясь штурманской прокладкой маршрута с измерениями расстояния при помощи безмоторного (что исключало эффект пробуксовки) девятого колеса, он вышел к месту посадки «Луны-17». В течение четвертого дня аппарат продвинулся примерно на 1 км к северу и вышел к морфологически свежему крупному (диаметром 400 м) кратеру, позднее получившему название Боря. На валу этого кратера и в верхней части его внутреннего склона в течение 5–7-го лунных дней и начала 8-го планетоход проводил различные исследования, пройдя в общей сложности около 4 км. Далее он двигался в основном к северу, но в течение 9–11-го лунных дней повернул к западу, а потом к югу. Общий путь в этой последней части маршрута составил менее 1 км [5].

На изображениях, полученных панорамными ТВ-камерами, видны типичные формы рельефа в этом районе — малые кратеры и камни и посадочная платформа «Луны-17», с которой планетоход съехал через 3 ч после посадки и к которой он вернулся в конце третьего лунного дня (рис.  5).

Маршрут «Лунохода-2»

В начале работы «Лунохода-2» у нас тоже не было детальных орбитальных снимков района работы (рис. 6). Но вскоре в Москву на совещание в Институт космических исследований приехал Х. Мазурский — сотрудник Геологической службы США, известный специалист по планетной геологии. Он привез нам детальные снимки на кратер Лемонье, полученные с орбитального модуля «Аполлона-15». Это позволило на получаемых луноходом ТВ-панорамах опознать характерные детали рельефа кратера Лемонье и методом обратных засечек достаточно точно определить местоположение аппарата и обоснованно спланировать его маршрут (рис. 7).

Сначала «Луноход-2» пошел на юг по морской равнине днища кратера (первый и значительная часть второго лунного дня) и, проведя все запланированные наблюдения, примерно через 7 км подошел к холмам Встречным. Эта часть кратерного вала Лемонье — разновидность местности материкового типа. Здесь, пройдя более 1,5 км, он произвел необходимые наблюдения и вернулся на морскую равнину. При этом планетоход углубился в пределы равнины примерно на 2 км. Но тут было признано, что программа исследований в районе холмов Встречных выполнена не полностью, и он вернулся туда, а потом снова вышел на морскую равнину, добавив этими передвижениями около 6 км пути. В течение третьего лунного дня аппарат двигался в восточном направлении, в сторону борозды Прямой — тектонической структуры (грабена), рассекающей в направлении север — юг равнину днища Лемонье. В течение этого лунного дня планетоход прошел около 14 км. До борозды Прямой оставалось около 1,5 км. В течение четвертого лунного дня луноход подошел к западной кромке борозды и провел исследования на ее западной и восточной сторонах, пройдя в общей сложности около 10 км. В начале пятого лунного дня состоялось всего три сеанса работы. В первом происходило включение систем и зарядка аккумуляторов от солнечной батареи. Во втором луноход двинулся сначала на юг, потом на север и прошел, выполняя наблюдения и измерения, около 500 м. В начале третьего сеанса аппарат перегрелся и был выключен. В следующем сеансе связи на сигналы с Земли он не отвечал. Общий путь за пять лунных дней составил около 39 км [4, 6].

На рис. 8 показаны фрагменты изображений, которые получили ТВ-камеры «Лунохода-2».

Конец миссии «Лунохода-2»

Из дневника, который я вел во время работы планетохода:

20 апреля 1973 г. Сеанс 411.

Идем на север восточнее борозды Прямой. Солнце сзади. Теней не видно.

05:05. Зацепили кратер «В» — 5 м, потеряли сигнал (дифферент ≈20°, крен ≈20°).

05:13. ПрОП [прибор оценки проходимости] внутри «В» — 5 м на склоне, ход 9-го колеса максимальный, штамп грунта не коснулся.

05:13–05:15 (!!!). Выход назад с незакрытой панелью солнечной батареи (вставка водителя лунохода В. Г. Довганя от 1 марта 2011 г.: «Предложение экипажа о ее закрытии группа управления не приняла»).

05:15. Вышли из «В» — 5 м, отошли назад. Разворот влево на Солнце.

Маневрируя в кратере с незакрытой крышкой солнечной батареи, «Луноход-2» зацепил ею за внутренний склон кратера. На ее поверхность насыпался грунт, что с Земли сразу заметили по уменьшению тока заряда. В конце четвертого лунного дня, когда аппарат уходил в ночь, крышку пришлось закрыть, иначе ночью он мог замерзнуть, и грунт (а он прекрасный теплоизолятор) попал на радиатор. На следующий (пятый) лунный день радиатор, посыпанный лунным грунтом, плохо излучал тепло в космос. 10 мая луноход перегрелся и на связь более не выходил.

Научные результаты, полученные «Луноходами-1 и -2»

Как сказано выше, на луноходах было несколько научных приборов, результаты измерений которых привели к заметному прогрессу в ряде направлений изучения Луны.

Исследована топография поверхности вдоль маршрутов «Луноходов-1 и -2» в масштабе метры — несколько километров. Эти данные важны для понимания деталей строения поверхности Луны — как для фундаментального знания, так и для разработки инженерных моделей поверхности. При проектировании посадочных аппаратов учитывается вероятность встречи уклонов поверхности разной крутизны (рис.  9) и выбирается компромисс между разрешенной для данной конструкции крутизной склона и вероятностью встречи такой крутизны.

Изучены морфология, размеры и распространенность малых кратеров и камней. Такая информация поможет понять процессы преобразования поверхности Луны, а также она важна при разработке инженерных моделей поверхности [9–11]. Малые (диаметром от нескольких метров до 1–2 км) кратеры — преобладающие формы рельефа на Луне. Довольно рано стало ясно, что степень их морфологической выраженности (рис. 10, классы А, В и С) зависит от возраста кратеров. Сравнивая степень выраженности и диаметры кратеров в местах посадки «Аполлонов» с определенным в земных лабораториях возрастом камней, собранных на валах этих кратеров, была выявлена количественная зависимость данных параметров кратеров от их абсолютного возраста [12]. И теперь лунные ландшафты с преобладанием малых кратеров (таких, как в районах работы луноходов) могут анализироваться с точки зрения истории их развития — какой образовался раньше, какой позже и когда конкретно.

Камни, встреченные на маршруте луноходов, различаются по первичной форме — типу раскалывания (рис. 11, колонка 1), что определяется в том числе характером так называемой отдельности исходных пород и степенью переработки (нарушения) первичной формы (см. рис. 11, колонки 2 и 3). На изображениях «переработанных» камней видны округлые впадины; вероятно, это результаты метеоритных ударов. Несомненно, в разрушении находящихся на поверхности камней определенную роль играют и суточные колебания температуры, которые достигают 250–300°.

Обнаружена зона отрицательного баланса слоя реголита на краю депрессии борозды Прямой. При наблюдениях в этом районе было показано, что толщина слоя реголита (судя по размерам кратеров, из которых происходили выбросы камней) с приближением к борозде уменьшается, а на ее кромке наблюдаются сплошные развалы камней размером от нескольких дециметров до метров (рис. 12, 1). Это было интерпретировано как образование зоны отрицательного баланса слоя реголита на краю депрессии (рис.  12, 2). Ширина данной зоны — от десятков до нескольких сотен метров — очевидно, представляет собой дальность эффективной горизонтальной переброски за счет малых метеоритных ударов [13, 14]. Подобное явление затрагивает развитие реголита на глубинах от дециметров до нескольких метров. Следует сказать, что несколько раньше зону отрицательного баланса обнаружили астронавты «Аполлона-15» на краю борозды Хэдли в Море Дождей [15], но мы тогда не имели доступа к отчетам экспедиций «Аполлон», и наш вывод о зоне отрицательного баланса на краях борозды Прямой был получен независимо.

С помощью рентгенофлуоресцентного спектрометра «РИФМА» измерен химический состав поверхности в районах работы «Луноходов-1 и -2» и получена оценка дальности горизонтального переноса высокоскоростного компонента выбросов из кратеров. В местах стоянки планетоходов почти всегда работал рентгенофлуоресцентный спектрометр. По его измерениям в верхнем слое грунта толщиной в несколько микрометров определялись содержания Si, Fe, Ca, Al, Ti и K [16–18]. В районе работы «Лунохода-1» измеренный состав был близок к составу базальтов. В районе работы «Лунохода-2» выявилась тенденция уменьшения содержания железа при приближении к материковой местности вала кратера Лемонье (рис. 13). Скорее всего, это тоже результат горизонтального переноса выбросов из кратеров, но в данном случае — их высокоскоростного компонента, с образованием широких зон смешения. Это явление подтвердили наземные телескопические наблюдения, проведенные по нашей просьбе в Харьковской астрономической обсерватории [19]. Дальний перенос высокоскоростного компонента выбросов из ударных кратеров ранее был описан Дж. Вудом с коллегами [20], когда в миллиметровой фракции лунного грунта из сборов совершившего посадку в Море Спокойствия «Аполлона-11» неожиданно нашли около 4% материала из лунных материков. А ближайшие выходы материковых пород располагались в 50 км от места посадки.

Изучение физико-механических свойств грунта с помощью прибора оценки проходимости и их привязка к геологической ситуации. Такие измерения проводились по маршрутам обоих луноходов. На пути «Лунохода-1» результаты измерений сопоставлялись с данными, полученными датчиком крена и дифферента аппарата. Что получилось из такого сопоставления, видно на рис. 14. Это усредненные результаты, показывающие, что несущая способность грунта и его сопротивление вращательному срезу уменьшаются с увеличением наклона поверхности. В ходе работы «Лунохода-2» датчик крена и дифферента вышел из строя еще до схода аппарата с посадочной платформы. О том, каковы были крен и дифферент, можно судить по расположению линии горизонта на изображениях местности, полученных навигационными камерами. Я эти приблизительные оценки в своем дневнике отмечал, в том числе и во время работы ПрОП, что впоследствии использовалось при обобщении данных по прочности лунного грунта и ее связи с наклонами поверхности. Выявленная по измерениям «Лунохода-1» тенденция уменьшения несущей способности и сопротивления вращательному срезу с увеличением наклона поверхности подтвердилась [22].

Магнитометрические измерения по маршруту «Лунохода-2» и на стоянках. Магнитометр был установлен только на «Луноходе-2», и он проводил измерения постоянно [23]. При движении на них накладывался электромагнитный шум работающих моторов колес, и очищать от него магнитометрические измерения оказалось непросто. На рис. 15 показаны магнитометрический профиль при пересечении луноходом небольшого кратера и результаты интерпретации магнитометрических измерений во время стоянок [24, 25].

Изменение напряженности магнитного поля при пересечении кратеров было обнаружено на примере восьми кратеров диаметром от 50 до 400 м. Предполагается, что наблюдаемая картина (см. рис. 15, 1) отражает остаточную намагниченность мишени, вызванную пьезоэлектрической поляризацией минералов в породах мишени при прохождении ударной волны от кратерообразующего метеоритного удара [24].

На стоянках «Лунохода-2» магнитометр фиксировал вариации межпланетного магнитного поля. Совместный анализ измерений приборов «Лунохода-2» и «Аполлона-16» выявил аномально низкую электропроводность верхней мантии Луны под Морем Ясности по сравнению с таковой под окружающими материками. Был сделан вывод, что это связано с выносом теплогенерирующих радиоактивных элементов магмой, которая сформировала приповерхностное и потому легче теряющее тепло базальтовое заполнение Моря Ясности [25].

Лазерная локация для высокоточных измерений расстояний «лазер (на Земле) — отражатель (на Луне)». На обоих луноходах были установлены французские уголковые отражатели. Уголковые отражатели доставили на Луну и корабли «Аполлон-11, -14 и -15». Из некоторых земных обсерваторий на конкретный лунный отражатель направлялся лазерный луч, и по времени приема отраженного сигнала можно было с очень высокой точностью (дециметры, а впоследствии сантиметры) определять расстояния от источника на Земле до отражателя на Луне. Это, в частности, позволило измерить параметры движения Луны, в том числе неоднородности ее вращения вокруг оси. Такие неоднородности согласуются с наличием у Луны жидкого ядра. Установлено, что наш спутник удаляется от Земли примерно на 38 мм в год, а ее орбита становится более вытянутой [26–29]. В подобных измерениях наибольшую ценность представляют данные лоцирования уголкового отражателя «Лунохода-1», который был расположен на наибольшем расстоянии от центра видимого полушария Луны.

Изучение космического рентгеновского и корпускулярного излучений по результатам измерений коллиматорным рентгеновским телескопом. Этот прибор был установлен на «Луноходе-1». Измерения производились как во время движения, так и во время длительных стоянок. Ось телескопа была направлена вдоль вертикальной оси лунохода. Измерялось рентгеновское излучение и поток протонов. Проведенный эксперимент подтверждает перспективность проведения таких исследований. Получен важный материал о характере работы аппаратуры на Луне и о необходимых модификациях приборов [30, 31].

Измерения свечения лунного неба с поверхности Луны в видимом и ультрафиолетовом диапазонах с помощью астрофотометра. Этот прибор был установлен на «Луноходе-2» и измерял свечение лунного неба над местом его работы. Небо оказалось не абсолютно черным, как и ожидалось, — ведь в лунном небе видны звезды. Но было также найдено, что светимость неба увеличивается, когда зенитное расстояние Солнца приближается к 90°. Это интерпретировалось как свидетельство присутствия над лунной поверхностью взвешенной пыли [32, 33].

***

Наблюдения и измерения, выполненные на «Луноходах-1 и -2», и их последующая обработка позволили получить ряд интересных и важных результатов. Однако координация обработки данных, переданных разными приборами, и их публикация оставляли желать лучшего. Сборников описаний результатов, составленных по «Луноходу-1» [34, 35], по результатам «Лунохода-2» уже не было.

К сожалению, обсуждавшиеся в начале 1970-х годов планы развития некоторых исследований Луны с помощью планетоходов (проект «Спарка», согласно которому луноход с манипулятором должен собирать и привозить образцы к аппарату, способному доставить их на Землю) осуществлены не были. Мне кажется, наша лунная программа была «травмирована» действительно выдающимися успехами американских экспедиций «Аполлон».

В последнее время наблюдается возврат интереса к результатам луноходов. Недавно в Московском государственном университете геодезии и картографии (МИИГАиК) была создана база ТВ-панорам, полученных «Луноходами-1 и -2». Будем надеяться на скорую реализацию запланированных российских проектов изучения нашего спутника «Луна-25, -26, -27, -28 и -29», которые включают в том числе новую версию планетохода.

Автор признателен А. М. Абдрахимову, А. В. Захарову, С. В. Викторову, И. П. Карачевцевой, Ж. Ф. Родионовой, В. В. Шевченко и М. И. Маленкову за помощь в выполнении этой работы.

Литература
1. Basilevsky A. T. Exploration of the Moon by Soviet spacecraft // Encyclopedia of Space Science and Technology. Hans Mark (ed.). N.Y., 2003; 654–662.
2. Карачевцева И. П., Конопихин А. А., Шингарева К. Б. и др. Атлас «Лунохода-1»: геоинформационное картографирование и анализ региона посадки автоматической межпланетной станции «Луна-17» по данным дистанционного зондирования спутника Lunar Reconnaissance Orbiter // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012; 9(4): 292–303.
3. Иванов О. Г., Рывкина В. А., Непоклонов Б. В. Функционирование «Лунохода-1» на Луне // Передвижная лаборатория на Луне «Луноход-1». М., 1978; 7–20.
4. Karachevtseva I. P., Kozlova N. A., Kokhanov A. A. et al. Cartography of the Luna-21 landing site and Lunokhod-2 traverse area based on Lunar Reconnaissance Orbiter Camera images and surface archive TV-panoramas // Icarus. 2017; 283: 104–121.
5. Карта района посадки АМС «Луна-17» и маршрута «Лунохода-1». И. П. Карачевцева, Ж. Ф. Родионова (ред.), А. Ю. Жаркова, А. А. Коханов (сост.). М., 2016.
6. Карта района посадки АМС «Луна-21» и маршрута «Лунохода-2». И. П. Карачевцева, Ж. Ф. Родионова (ред.), А. Ю. Жаркова, А. А. Коханов (сост.). М., 2016.
7. Абрамова М. В, Говоров В. М., Давидовский К. К. и др. Изучение топографии района исследований «Лунохода-1» // Передвижная лаборатория на Луне «Луноход-1». М., 1978; 2: 67–79.
8. Родионов Б. Н. Топографические съемки на лунной поверхности с советских автоматических космических аппаратов // Геодезия и картография. 1973; 10: 26–41.
9. Флоренский К. П., Базилевский А. Т., Пронин А. А., Попова З. В. Предварительные результаты геоморфологического изучения панорам // Передвижная лаборатория на Луне «Луноход-1». М., 1971; 96–115.
10. Florensky C. P., Basilevsky A. T., Gurshtein A. A. Geomorphological analysis of the area of Mare Imbrium explored by the automatic roving vehicle Lunokhod 1 // Space Research XII. Berlin, 1972; 107–121.
11. Florensky C. P., Basilevsky A. T., Bobina N. N. et al. The floor of crater Le Monier // Proc. LPSC. 9^th. Houston, 1978; 1449–1458.
12. Basilevsky A. T. On the evolution rate of small lunar craters // Proc. Lunar Sci. Conf. 7^th. Houston, 1976; 1005–1020.
13. Флоренский К. П., Базилевский А. Т., Бобина Н. Н. и др. Процессы преобразования поверхности Луны в районе Лемонье по результатам детального изучения на «Луноходе-2» // Тектоника и структурная геология. Планетология. М., 1976; 205–234.
14. Basilevsky A. T., Florensky C. P., Ronca L. B. Possible lunar outcrop: A study of Lunokhod-2 data // The Moon. 1977; 17: 19–28.
15. Swann G. A., Bailey N. G., Batson R. M. et al. 5. Preliminary geologic investigation of the Apollo 15 landing site // Apollo 15 Preliminary Science Report. NASA SP-289. 1972; 5-23–5-24.
16. Кочаров Г. Е., Викторов С. В. Химический состав лунной поверхности в районе работы «Лунохода-2» // Доклады АН СССР. 1974; 214(1): 71–74.
17. Kocharov G. E., Viktorov S. V., Chesnokov V. I., Silin N. A. Chemical composition variations of the lunar surface in the contact zone «mare-highland // Space Research XV. Berlin, 1975: 587–592.
18. Викторов С. В., Кочаров Г. Е., Силин Н. А., Чесноков В. И. О переносе вещества на лунной поверхности // Космические исследования. 1978; 16(4): 544–550.
19. Флоренский К. П., Иванов А. В., Базилевский А. Т. Роль экзогенных факторов в формировании лунной поверхности // Космохимия Луны и планет. М., 1975; 439–452.
20. Wood J. A., Dickey J. S., Marvin U. B., Powell B. N. Lunar anorthosites and a geophysical model of the Moon // Proc. of the Apollo 11 Lunar Science Conference. 1970; 1: 965–988.
21. Леонович А. К., Иванов О. Г., Павлов П. С. и др. Самоходное шасси «Лунохода-1» как инструмент для исследования лунной поверхности // Передвижная лаборатория на Луне «Луноход-1». М., 1978; 2: 25–62.
22. Базилевский А. Т., Гребенник Н. Н., Громов В. В. и др. Зависимость физико-механических свойств лунного грунта от особенностей рельефа и процессов в районе работ «Лунохода-2» // Космические исследования. 1984; XXII(2): 243–251.
23. Долгинов Ш. Ш., Ерошенко Е. Г., Жузгов Л. Н. и др. Магнетизм и электропроводность Луны по данным «Лунохода-2» // Космохимия Луны и планет. М., 1975; 314–322.
24. Иванов Б. А., Окулесский Б. А., Базилевский А. Т. Импульсное магнитное поле при ударной поляризации горных пород как возможная причина возникновения аномалий магнитного поля на Луне, связанных с кратерами // Письма в АЖ. 1976; 2(5): 257–260.
25. Vanyan L. L., Vnuchkova T. A., Egorov L. V. et al. Electrical conductivity anomaly beneath Mare Serenitatis detected by Lunokhod 2 and Apollo 16 magnetometers // Earth, Moon and Planets. 1979; 21(2): 185–192. DOI: 10.1007/BF00897087.
26. Calame O. Free librations of the Moon determined by an analysis of laser range measurements // The Moon. 1976; 15: 343–352.
27. Алешкина Е. Ю. Лазерная локация Луны // Природа. 2002; 9: 57–66.
28. Murphy T. W., Adelberger E. G., Battat J. B. R. et al. Laser ranging to the lost Lunokhod-1 reflector // Icarus. 2011; 211: 1103–1108.
29. Павлов Д. А. Лазерная локация Луны: Научный эксперимент длительностью в 40 лет // Компьютерные инструменты в школе. 2017; 2: 32–41.
30. Бейгман И. Л., Вайнштейн Л. А., Васильев Б. Н. и др. Коллиматорный рентгеновский телескоп РТ-1 // Передвижная лаборатория на Луне «Луноход-1». М., 1978; 138–142.
31. Любимов Г.  П., Чучков Г. А., Переслагина И. В., Мягченкова О. Г. Космические лучи малых энергий на спаде 20-го цикла солнечной активности // Передвижная лаборатория на Луне «Луноход-1». М., 1978; 139–169.
32. Зверева А. М., Северный А. Б., Терез Е. И. Измерения яркости лунного неба на «Луноходе-2» // Космические исследования. 1974; 12: 910–916.
33. Severnyi A. B., Terez E. I., Zvereva A. M. Results of the Investigation of lunar sky brightness obtained by means of the AF-3L astrophotometer on board Lunokhod-2 // The Moon. 1975; 14: 123–128.
34. Передвижная лаборатория на Луне «Луноход-1» / А. П. Виноградов (ред.). М., 1971.
35. Передвижная лаборатория на Луне «Луноход-1» / В. Л. Барсуков (ред.). М., 1978; 2.

Лунные войны. Как СССР потерял спутник Земли

За современными американскими марсоходами и китайскими луноходами забылась одна из наиболее интересных страниц отечественной космонавтики — исследование Луны при помощи беспилотных аппаратов-луноходов. Увы, но из четырёх аппаратов смогли поработать на Луне всего два, причём один из них совсем недолго. «Лайф» рассказывает, почему так произошло.

Полигон — Луна

С точки зрения космонавтики Луна — просто идеально расположенный космический полигон, на котором можно обкатывать любые технологии до того, как пытаться повторить их в глубоком космосе. Меньше двух лет прошло с момента запуска первого спутника, а уже 14 сентября 1959 года советская автоматическая межпланетная станция «Луна-2» впервые доставила в район вблизи кратеров Аристилл, Архимед и Автолик вымпел с изображением герба СССР.

Макет автоматической станции «Луна-2». Фото: © РИА Новости / Александр Моклецов

Раньше, чем на любом другом космическом объекте, начали работать и беспилотные наземные аппараты-луноходы. Эскизный проект советского лунохода был утверждён осенью 1966 года. Создавались будущие покорители Луны в конструкторском бюро Машиностроительного завода имени С.А. Лавочкина. Шасси же для них, способное двигаться по лунному грунту, разрабатывалось в ленинградском ВНИИТрансмаш, именно там же создавалась ходовая основного боевого советского танка Т-64.

Основной проблемой было не выйти за границы массы и объёма, определяемых возможной полезной нагрузкой тяжёлой ракеты-носителя «Протон» и унифицированной посадочной ступенью. Для того чтобы совершить посадку на лунную поверхность, луноходу требуется специальная посадочная ступень, способная затормозить в условиях практически полного отсутствия лунной атмосферы, а затем аккуратно и безопасно посадить уникальный аппарат.

Как построить луноход

Уже к 1966 году был определён эскизный проект лунохода. На создание, тестирование и изготовление опытных экземпляров ушло всего два года, практически нереальные по нынешним временам сроки. Уже к концу 1968 года первый луноход, посверкивая боками гермокорпуса, готовился к своему полёту на Луну.

Фото: © wikipedia

Масса машины — 900 кг, диаметр по верхнему основанию корпуса — 2150 мм, высота — 1920 мм, колея — 1600 мм. Колёсная база — 1700 мм. Диаметр колёс — 510 мм при ширине в 200 мм. Диаметр приборного контейнера — 1800 мм. Максимальная скорость передвижения по Луне — 4 км/ч.

Одной из главных проблем перед отправкой было то, что в принципе оставалось непонятным, какой на Луне грунт. Часть учёных считала, что грунт на Луне покрыт слоем зыбучей пыли, и любая станция, приземлившаяся на него, обязательно в нём утонет. По некоторым подсчётам, глубина такой пыли превышала несколько метров. Соответственно, и создавать луноход нужно исходя из этих идей. Другие специалисты говорили, что Луна твёрдая. В итоге все сомнения разрешил сам главный конструктор Сергей Королёв. Сохранилась даже его служебная записка: «Луна — твёрдая. С. Королёв», написанная, чтобы разрешить все споры.

И вот 19 февраля 1969 года первая ракета-носитель «Протон» с луноходом на борту стартовала с Байконура. Увы, неудачно. Буквально через несколько секунд после старта произошло разрушение аэродинамического обтекателя ракеты-носителя, что привело к аварии и потере ракеты с ценным грузом. «Луноход-0» не смог покинуть нашу планету.

Удачные старты

Лишь больше чем через полтора года, 10 ноября 1970 года, к Луне был запущен «Луноход-1». Это был первый в мире автоматический луноход, благополучно доставленный на Луну и выполнивший на лунной поверхности поставленную задачу. Он проработал 10,5 земных месяца и проехал более 10 километров. За это время луноход сделал несколько тысяч фотографий, обследовал 80 000 квадратных метров площади и взял более чем полтысячи проб лунного грунта. На крыше «Лунохода-1» был установлен уголковый отражатель, что позволило вычислить расстояние до Луны максимально точно.

На 8 Марта 1971 года операторы лунохода дважды нарисовали колёсами на поверхности Луны цифру 8, чтобы поздравить участниц проекта.

Фото: © wikipedia

Увы, радиоизотопный источник энергии (РИТЭГ) имел ресурс всего в несколько месяцев. Он обеспечивал комфортную температуру для электроники внутри герметичного корпуса лунохода. В один из дней, когда он перестал работать, луноход перестал выходить на связь.

Спустя ещё два года, 15 января 1973 года, на Луну приземлился «Луноход-2». Он был усовершенствован по сравнению с предшественником и даже, несмотря на так и не заработавшую систему навигации, прошёл по Луне очень большое расстояние. Уже за четыре первых месяца он покрыл более чем марафонскую дистанцию. Ресурс «Лунохода-2» не был исчерпан и наполовину, когда по недосмотру произошла его поломка.

Почему миссия оборвалась?

«Луноход-2» въехал в кратер, в котором обнаружился ещё один, чуть более глубокий, кратер. Было принято решение выбираться из лунной ловушки задним ходом, но из-за плохого взаимодействия между управляющими группами во время этого манёвра крышку, закрывавшую солнечные батареи, не закрыли. Луноход черпнул пыли, которую убрать с солнечных батарей не было никакой возможности, перестал получать достаточно энергии и буквально через несколько дней навсегда остановился. К этому времени он прошёл всего 42 километра 200 метров (по другим подсчётам, чуть меньше — около 39 километров).

Схема миссии лунохода Фото: © wikipedia

Скорее всего, проблемы можно было бы избежать, если бы между группами разработчиков, отвечающими за перемещение и беспроблемную работу внутреннего оборудования, было больше взаимодействия. «Водители» лунохода предлагали крышку закрыть и выбираться с закрытой, этот манёвр был ими уже многократно опробован. Впоследствии крышку бы открыли, и пыль бы ссыпалась с неё. Увы, но специалисты из другой группы побоялись возможного перегрева и дали приказ сдавать задним ходом с открытой крышкой.

Вячеслав Довгань, «водитель» лунохода, вспоминал в своих мемуарах об этом так: «Со вторым история получилась глупая. Четыре месяца он уже находился на спутнике Земли. 9 мая я сел за штурвал. Мы угодили в кратер, навигационная система вышла из строя.

Как выбираться? Не раз мы уже попадали в подобные ситуации. Тогда просто закрывали солнечные батареи и выбирались. А тут — в группе управления новые люди. Они и приказали не закрывать и так выбираться. Мол, закроем — и не будет откачки тепла из лунохода, приборы перегреются.

Мы не послушались и попробовали выехать так. Зацепили лунный грунт. А лунная пыль такая липкая. А тут ещё приказывают закрыть панель солнечной батареи, мол, пыль сама по себе и осыплется. Она и осыпалась — на внутреннюю панель, луноход перестал получать подзарядку солнечной энергией в необходимом объёме и постепенно обесточился. 11 мая сигнала от лунохода уже не было».

Собственно, такая глупая потеря ценнейшего аппарата и необходимость отчитываться и отписываться стали одной из причин закрытия программы значительно раньше срока. Банальная лунная пыль стала причиной прекращения всех работ.

Схема АМС «Луна-17», аналога «Луны-21» / Посадочная ступень «Луны-21»

Фото: © wikipedia

В 1977 году предполагалось запустить и третий луноход, но, увы, запуск не состоялся и проект более никогда не был возобновлён. СССР остался первой страной, осуществившей такую сложную и важную миссию. Следующий луноход, гораздо меньшего размера, появился на поверхности Луны лишь спустя более чем сорок лет — в 2013 году. И он, увы, уже был китайским.

Вспомнили о луноходах гораздо позже, когда в декабре 1993 года НПО имени Лавочкина продало «Луноход-2», находившийся на Луне, вместе с АМС «Луна-21» на аукционе «Сотбис» в Нью-Йорке за 68 500 долларов США сыну астронавта, предпринимателю Ричарду Гэрриоту. Увы, на такой негероической ноте закончилась одна из самых интересных миссий мировой космонавтики.

В 2010 году маршруты луноходов были подтверждены при помощи снимков, сделанных американским космическим аппаратом Lunar Reconnaissance Orbiter. Зарубежных учёных удивило, почему один луноход был на снимке как светлая точка, а второй — как тёмная. Между тем разгадка очень проста: один из луноходов — с открытой крышкой солнечных батарей, а они тёмного цвета. Так что никакого секрета в этом нет.

Китай публикует огромное количество удивительных изображений Чанъэ-4 с обратной стороны Луны

Снимок, сделанный китайской миссией «Чанъэ-4» на Луне.
(Изображение предоставлено CNSA)

Китайские лунные роботы-долгожители «Чанъэ-4» и «Юйту-2» снова работают на обратной стороне Луны, где они проснулись на 14-й день 18 и 19 января соответственно.

Те из нас, кто находится на Земле, могут по-новому взглянуть глазами посадочного модуля и марсохода, так как в понедельник (20 января) Китай опубликовал огромную порцию данных. Выпуск данных включает изображения Луны в высоком разрешении (откроется в новой вкладке) с камеры местности посадочного модуля «Чанъэ-4» и панорамной камеры марсохода «Юйту-2».

«Чанъэ-4» только что достиг первой годовщины своей исторической посадки в кратер фон Карман в гигантском бассейне Южный полюс-Эйткен . Недавно опубликованные фотографии охватывают почти год новаторских исследований обратной стороны Луны, куда не приземлялась ни одна из предыдущих миссий.

Похожие: Chang’e 4 in Pictures: China’s Mission to the Moon’s Far Side
Подробнее: Китай на Луне! История китайских лунных миссий в картинках (открывается в новой вкладке)

Изображение 1 из 6

(Изображение предоставлено CNSA/CLEP/Doug Ellison)

Вид на лунный кратер Фон Карман, полученный китайским луноходом Юту-2 . Это изображение было обработано Дугом Эллисоном с использованием изображений из архива изображений Chang’e 4 Китайского национального космического управления.

(Изображение предоставлено CNSA/CLEP/Doug Ellison)

Yutu-2 приближается к кратеру, в котором, согласно информационному сообщению китайской науки, содержится «таинственный» материал, на этом изображении, обработанном Дугом Эллисоном.

(Изображение предоставлено CNSA/CLEP/Doug Ellison)

Вид посадочного модуля Chang’e-4, полученный Yutu-2. Этот панорамный вид был обработан Дугом Эллисоном с использованием данных из китайской библиотеки изображений Chang’e 4.

(Изображение предоставлено CNSA/CLEP/Doug Ellison)

Yutu-2, отбрасывая тень, оглядывается на посадочный модуль Chang’e-4 в июле 2019 года. Изображение обработано Дугом Эллисоном.

(Изображение предоставлено CNSA/CLEP/Doug Ellison)

Юту-2 осматривает относительно свежий кратер. Изображение обработано Дугом Эллисоном.

(Изображение предоставлено CNSA/CLEP/Doug Ellison/Phil Stooke)

Круговая репроекция панорамы Юту-2, сделанной в марте 2019 года. Изображение обработано Дугом Эллисоном.

Китайская программа исследования Луны сделала данные доступными онлайн на специальном веб-сайте лунных миссий страны.

Дуг Эллисон, руководитель группы разработчиков камер для марсохода Curiosity в Лаборатории реактивного движения НАСА, загрузил ряд данных и опубликовал в Твиттере обработанных изображений.

О, это так красиво. pic.twitter.com/lxkfBnKbAO4 января 2020 г.

Подробнее

Эллисон также сшивал отдельные кадры для получения изображений большего размера, а также цилиндрических и азимутальных панорам. Его галерея изображений Чанъэ-4 доступна для просмотра здесь (открывается в новой вкладке).

Изображения включают крупный план кратеров и реголита, или лунного грунта, в кратере фон Карман, а также различные снимки посадочного модуля и вездехода, далекий горизонт и следы движения Юту-2.

Четыре фотографии кратера фон Карман из нескольких тысяч изображений, полученных с помощью ПКАМ марсохода «Чанъэ-4» Юйту-2. Спасибо @doug_ellison за инструкции и ознакомьтесь с удивительными вещами в его теме (обработка, 3D-модели, панорамы. ..) https://t.co/Vxoese7Q70 pic.twitter.com/8CouxKgCBQ5 января 2020 г.

Подробнее

Techniques Spatiales , французский аккаунт в Твиттере, связанный с космосом, преобразовал данные с камеры спускаемого аппарата в файлы изображений, доступ к которым можно получить здесь .

Филип Стоук, картограф из Центра планетарных наук и исследований Западного университета в Онтарио, использовал новые данные для уточнения карт маршрута движения Юту-2. За первые 13 лунных дней Yutu-2 проехал 1171 фут (357 метров).

Посадочный модуль «Чанъэ-4» и луноход «Юйту-2» провели на Луне 13 лунных дней. Дуэт на солнечных батареях просыпается между 24 и 48 часами после восхода солнца над местом посадки миссии и отключается примерно за 24 часа до захода солнца. Жаркие лунные дни и зверски холодные ночей, каждая из которых длится около 14 земных дней.

Юйту-2 начал свой 14-й лунный день 18 января, а посадочный модуль сделал это 19 января, согласно Китайской программе исследования Луны . По данным Китайского национального космического управления, как марсоход , так и посадочный модуль уже превысили расчетный срок службы, составляющий три месяца и один год, и продолжают работать со всеми полезными научными нагрузками в исправном состоянии.

Вид на обратную сторону Луны с китайского посадочного модуля и вездехода «Чанъэ-4», которые прожили более года в лунных условиях. (Изображение предоставлено CNSA)

Поскольку обратная сторона Луны никогда не обращена к Земле, данные с космического корабля передаются через спутник связи Queqiao , который расположен вокруг гравитационно стабильной точки за пределами Луны. Благодаря тому, что космический корабль на поверхности Луны работает хорошо, Queqiao недавно запустила новаторский низкочастотный радиоастрономический эксперимент .

На этой карте, составленной Филом Стуком, показана активность китайского марсохода Юйту-2 на обратной стороне Луны на 13-й день миссии.  (Изображение предоставлено Филом Стуком)

Следующим этапом лунной кампании Китая является подготовка к запуску миссии по возврату образцов «Чанъэ-5» в конце этого года. «Чанъэ-5» будет запущен на огромной ракете «Чанчжэн-5» и станет первой миссией по сбору образцов с Луны после советской миссии «Луна-24» в 1976 году. Делаем потрясающие фотографии обратной стороны Луны