Первый лунный самоходный аппарат "Луноход-1"

Дистанционно-управляемый самоходный аппарат "Луноход-1" – первый в мире планетоход. Он предназначался для изучения особенностей лунной поверхности, радиоактивного и рентгеновского космического излучения на Луне, химического состава и свойств ее грунта.

Создание и запуск лунного самоходного аппарата стало важным этапом в изучении Луны. Идея создания лунохода родилась в 1965 году в ОКБ-1 (ныне РКК "Энергия" им. С.П. Королева). В рамках советской лунной экспедиции луноходу отводилось немаловажное место. Два лунохода должны были детально обследовать предполагаемые районы прилунения и выполнять роль радиомаяков при посадке лунного корабля. Планировалось использовать луноход еще и для транспортировки космонавта на поверхности Луны.

Создание лунохода было поручено Машиностроительному заводу имени С.А. Лавочкина (ныне НПО им. С.А. Лавочкина). Шасси лунохода разрабатывали в ВНИИ-100 (ныне АО "Всероссийский научно-исследовательский институт транспортного машиностроения"), в котором создавали ходовые части советских танков.

К концу 1967 года на Машиностроительном заводе им. С.А. Лавочкина подготовили конструкторскую документацию по луноходу и посадочной ступени, а также открыли лабораторию, в которой разрабатывалась логика управления лунными самоходными аппаратами. К этому времени было отработано шасси с блоком автоматического управления движением и системой безопасности движения.

Сконструированный автоматический самоходный аппарат "Луноход" состоял из двух основных частей: восьмиколесного шасси и герметичного приборного контейнера. Каждое из восьми колес шасси являлось ведущим и имело электродвигатель, расположенный в ступице колеса. Их каркас состоял из трех титановых ободьев, покрытых сеткой из нержавеющей стали и соединенных грунтозацепами. Ступица колеса соединена с ободом спицами. Все колеса неповоротные относительно вертикальной оси. Поэтому для разворота лунохода на месте каждая четверка колес либо вращалась в противоположном направлении, либо в одном, но с разной скоростью. Во время движения при попадании одного из колес в расщелину, происходило его отключение (отстрел). Застрявшее колесо из ведущего превращалось в ведомое, а остальные колеса, став ведущими, продолжали движение. Шасси позволяло уверенно передвигаться по поверхности с рыхлым, сыпучим слоем грунта, преодолевать крутые подъемы, переезжать через кратеры и препятствия в виде отдельных камней или гряды камней, соизмеримых с размерами ходовой части.

Приборный контейнер имел форму усеченного конуса, причем у верхнего его основания, служащего радиатором-охладителем для сброса тепла, больший диаметр, чем у нижнего. На время лунной ночи для уменьшения стока тепла из приборного отсека радиатор закрывался крышкой. Внутренняя поверхность крышки была покрыта фотоэлементами солнечной батареи, что обеспечивало подзаряд аккумуляторной батареи в течение лунного дня. В рабочем положении панель солнечной батареи могла располагаться под разными углами в пределах 0-180 градусов, чтобы оптимально использовать энергию Солнца при различных его высотах над лунным горизонтом.

В приборном отсеке размещались системы терморегулирования, электропитания, приборы системы дистанционного управления и электронно-преобразовательные устройства, научная аппаратура и др.

Система терморегулирования позволяла держать внутри контейнера комнатную земную температуру, необходимую для работы некоторых приборов, хотя снаружи "Лунохода" она могла достигать днем +130°C, а ночью –170°C. При этом такие температуры держались продолжительное время, так как длительность лунного дня и лунной ночи, составляет около 15 земных суток. Для обогрева аппаратуры в условиях лунной ночи применялся находившейся в задней части приборного отсека радиоизотопный источник тепла, который содержал ампулы с полонием-210. Двухконтурная воздушная система терморегулирования обеспечивала сброс тепла в течение лунного дня через верхнее днище приборного отсека. Для дополнительного охлаждения газа в наиболее теплонапряженных сеансах применялся водяной испаритель.

В передней части приборного отсека были расположены иллюминаторы для телевизионных камер, электрический привод подвижной остронаправленной антенны, предназначенной для передачи на Землю телевизионных изображений лунной поверхности, малонаправленная антенна, обеспечивающая прием радиокоманд с Земли и передачу телеметрической информации, и оптический уголковый отражатель.

Научное оборудование "Лунохода-1" включало автоматическую спектрометрическую аппаратуру для определения химического состава лунного грунта, радиометр для исследования радиационной обстановки на трассе перелета и на поверхности Луны, а также коллиматорный рентгеновский телескоп для исследования рентгеновского космического излучения (коллиматор – устройство для получения пучков параллельных световых лучей).

Общая масса "Лунохода-1" составляла 756 килограмм, его длина с открытой крышкой солнечной батареи – 4,42 метра, ширина – 2,15 метра, высота – 1,92 метра. Аппарат был рассчитан на три месяца работы на поверхности Луны.

Для управления луноходом заранее создали отряд водителей. Для этого отобрали 14 офицеров командно-измерительного комплекса (КИК – ныне Главный испытательный космический центр Министерства обороны Российской Федерации им. Г.С. Титова) – будущих членов экипажа лунохода. Все они прошли медкомиссию почти такую же, как космонавты, а также теоретическое обучение. Кроме того, в программу подготовки входило автомобильное дело. Все будущие члены экипажа могли водить любые грузовики – ГАЗы, УАЗики, ЗИЛы и легкие, средние, тяжелые тягачи.

Практические тренировки экипажа проходили на специальном лунодроме под Симферополем, рельеф которого был похож на некоторые участки лунной поверхности. Он имел углубления, кратеры, разломы, россыпь камней различной величины и был покрыт слоем ракушечника, покрашенного в серо-черный цвет.

Основную сложность при управлении луноходом составляла задержка времени (радиосигнал двигался до Луны и обратно около двух секунд) и применение малокадрового телевидения с частотой смены картинки от одного кадра в четыре секунды до одного в 20 секунд. В результате общая задержка в управлении луноходом доходила до 24 секунд. Поэтому дистанционное управление движением лунохода имело специфические особенности, обусловленные отсутствием восприятия оператором процесса движения, задержками в приеме и передачи команд телевизионного изображения и телеметрической информации, зависимостью характеристик подвижности самоходного шасси от условий движения (рельефа и свойств грунта). Это обязывало экипаж с некоторым опережением предвидеть возможное направление движения и препятствия на пути лунохода.

К пускам подготовили три модификации лунохода.

Первая попытка запуска лунохода оказалась неудачной. Стартовавшая 19 февраля 1969 года ракета-носитель "Протон" с первым экземпляром лунохода взорвалась на 52-й секунде полета.

Следующая попытка оказалась успешной. 10 ноября 1970 года с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель "Протон-К", которая вывела автоматическую станцию "Луна-17" с автоматическим самоходным аппаратом "Луноход-1" на траекторию полета к Луне. Старт к спутнику Земли осуществлялся с промежуточной околоземной орбиты. На трассе перелета к Луне 12 и 14 ноября были проведены плановые коррекции траектории перелета. 15 ноября станция вышла на орбиту искусственного спутника Луны. 16 ноября опять провели коррекции траектории полета. 17 ноября 1970 года был включен тормозной двигатель и через пять минут в 6 часов 46 минут 50 секунд (мск) станция "Луна-17" благополучно совершила посадку на Луну в прибрежном районе западной части Моря Дождей.

После осмотра места посадки и развертывания трапов была выдана соответствующая команда, и в 9 часов 28 минут "Луноход-1" съехал по трапу с посадочной платформы на лунный грунт для выполнения программы научно-технических исследований и экспериментов.

Управление исследовательским аппаратом осуществлялось при помощи комплекса аппаратуры контроля и обработки телеметрической информации с Земли. Центр управления луноходом в Симферопольском Центре дальней космической связи (ныне – отдельный командно-измерительный комплекс Главного испытательного космического центра имени Германа Титова Космических войск ВКС) 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.

Экипаж лунохода, получая на Земле лунные телевизионные изображения и телеметрическую информацию, с помощью специализированного пульта управления обеспечивал выдачу команд на луноход.

В течение первого лунного дня проводилось изучение района посадки станции "Луна-17". Одновременно проходили испытания систем лунохода и приобретение опыта вождения экипажем. Офицеры приноравливались к необычным телеизображениям: картинка с Луны была очень контрастной, без полутеней. Аппаратом управляли по очереди. Время работы одной смены экипажа ограничивалось двумя часами, так как затем трудоспособность резко падала, а быстрота реакции, столь необходимая в условиях передвижения по неизвестной местности, снижалась. За это время луноход прошел по лунной поверхности 197 метров.

В течение первых трех месяцев запланированной работы, помимо изучения поверхности аппарат выполнял еще и прикладную программу, в ходе которой отрабатывал поиск района посадки лунной кабины.

К 19 февраля запланированная программа научно-технических исследований и экспериментов была выполнена полностью. За четыре лунных дня самоходная лаборатория преодолела расстояние в 5228 метров. Анализ состояния и работы бортовых систем показал возможность продолжения активного функционирования автоматического аппарата на лунной поверхности. С этой целью была составлена дополнительная программа работы лунохода.

Успешное функционирование космического аппарата продолжалось 10,5 месяца. За это время "Луноход-1" прошел 10 540 метров, передал на Землю 200 телефотометрических панорам и около 20 тысяч снимков малокадрового телевидения. В ходе съемки были получены стереоскопические изображения наиболее интересных особенностей рельефа, позволяющие провести детальное изучение их строения. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта, а в 25 точках проведен анализ его химического состава.

Лазерная локация с Земли установленного на луноходе французского отражателя позволила измерить расстояние от Земли до Луны с точностью до трех метров.

15 сентября 1971 года, при наступлении одиннадцатой лунной ночи, температура внутри герметичного контейнера лунохода стала падать, так как исчерпался ресурс изотопного источника тепла в системе ночного подогрева. 30 сентября в месте стоянки лунохода наступил 12 лунный день, но аппарат так на связь и не вышел. Все попытки войти с ним в контакт были прекращены 4 октября 1971 года.

Общее время активного функционирования лунохода (301 сутки 6 часов 57 минут) более чем в три раза превысило заданное по техническому заданию.

Точное место нахождения "Лунохода-1" на Луне долгое время было неизвестно ученым. 22 апреля 2010 года американские ученые смогли "нащупать" уголковый отражатель советского аппарата с помощью лазерного луча, посланного через 3,5-метровый телескоп обсерватории "Апач-пойнт" в Нью-Мексико (США) и получить около двух тысяч фотонов, отраженных "Луноходом-1". До этого они отыскали советский аппарат на снимках, полученных американским зондом Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO).

Материал подготовлен на основе информации РИА Новости и открытых источников