Книга: Лунная одиссея отечественной космонавтики. От «Мечты» к луноходам

Глава 11 ЗАВЕРШАЮЩИЙ ЭТАП ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ЛУННОЙ ПРОГРАММЫ

Глава 11

ЗАВЕРШАЮЩИЙ ЭТАП ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ЛУННОЙ ПРОГРАММЫ

Ракета-носитель «Протон-К», стартовавшая с Байконура 29 мая 1974 г. в 11 ч 56 мин 51 с, вывела на траекторию полёта к Луне станцию «Луна-22» (Е8-ЛС №206) [22].

Оперативно-техническое руководство её управлением возлагалось на ГОГУ, руководил которой полковник Н.Г. Лан. Организационная структура управления объектом не менялась.

30 мая скорректировали траекторию, и 2 июня станция вышла на орбиту ИСЛ. «Луна-22» по поставленным задачам, конструкции и составу бортовой аппаратуры практически повторяла «Луну-19». Несколько изменился состав комплекса научной аппаратуры.

Состав научной аппаратуры:

- патрульный дозиметр РВ-2Н-1 (НИИЯФ МГУ) с автономным записывающим устройством для контроля радиационной обстановки, а также для изучения различных характеристик солнечных и галактических космических лучей малых энергий;

- автоматическая радиометрическая лаборатория АРЛ-М (ГЕОХИ) для определения интенсивности и спектрального состава гамма-излучения лунных пород;

- магнитометр СГ-70 (разработка ИЗМИРАН) для изучения магнитного поля Луны с датчиками, установленными на немагнитной штанге длиной около двух метров;

- аппаратура СИМ-РМЧ для определения плотности метеорного вещества в космическом пространстве;

- прибор АКР-1 для регистрации низкочастотного космического радиоизлучения в диапазоне частот 50 кГц - 1 МГц.

Кроме научных, на станции "Луна-22" уже в полёте проводились инженерно-технические эксперименты, для чего были размещены:

- восемь однотипных пар трения с использованием материалов из сплавов АМГ6 и Д16Т с различными видами твердых смазочных покрытий;

- 12 типов покрытий с различными отражающими свойствами.

Для получения изображений отдельных районов лунной поверхности на борту аппарата были установлены две оптико-механические телевизионные камеры.

С целью проведения детальной телевизионной съемки выбранных районов лунной поверхности 9 июня была осуществлена коррекция траектории, в результате чего станция перешла на эллиптическую орбиту с максимальной высотой над поверхностью Луны (в апоцентре) - 244 км и минимальной высотой (в перицентре) - 25 км. Телевизионные съёмки исследуемых районов Луны, рельефа и состава лунных пород передавались на Землю с 09 по 13 июня.

Было проведено четыре сеанса картографирования поверхности Луны. Запланированный пятый сеанс был отменён в связи со значительным понижением перицентра орбиты (с 24,5 км 9.06.1974 г. до 15,4 км 12.06.1974 г.). Полученные телевизионные панорамы отличались высоким разрешением и хорошим качеством. Одновременно со съёмкой с помощью радиовысотомера «Вега» подробно изучался характер рельефа разных участков и определялся химический состав лунных пород по их гамма-излучению.

Для повышения орбиты 13 июня была проведена коррекция, в результате чего высота апоселения выросла до 299 км, а периселения до 181 км. Период орбиты - 2 ч 11 мин 34 с.

На втором этапе полёта, уже по селеноцентрической орбите, проводились гравитационные, научные и инженерно-технические исследования.

Для уточнения модели гравитационного поля спутника Земли 11 ноября «Луна-22» была переведена на орбиту с параметрами: максимальная высота над поверхностью небесного тела - 1437 км, минимальная высота - 171 км, наклонение к плоскости лунного экватора - 19° 33', период обращения - 3 часа 12 мин.

В ходе полёта:

? получены данные о потоках космических лучей с временным разрешением ~ 20 мин;

? на высотах 17-20 км обнаружены локальные магнитные поля величиной в — 100 ? и протяжённостью от нескольких до 50-60 км;

? получено большое количество рентгеновских и гамма-спектров по одному или нескольким общим признакам: координаты ЛКА над лунной поверхностью, положение относительно Солнца, уровень активности последнего;

? получены данные о рентгеновском излучении Солнца;

? получены флуоресцентные спектры лунной поверхности и спектры на трассе перелёта Земля-Луна;

? при помощи прибора АКР-1 было исследовано спорадическое излучение Солнца и Юпитера. Отмечено повышение активности Юпитера после солнечных протонных вспышек;

? проведено двухчастотное радиопросвечивание окололунного пространства. Получены высотные профили распределения электронной концентрации в окололунном пространстве.

Общее время активного существования «Луны-22» составило 18 месяцев, что превысило запланированное в шесть раз.

Программа полёта была выполнена полностью.

С целью ещё раз доставить образцы лунного грунта на Землю 28 октября 1974 г. в 17 ч 30 мин 32 с «Протон-К» вновь направил ЛКА к нашей соседке - Луне. На сей раз это была «Луна-23» (Е8-5М №410). Примечательно, что начиная с «Луны-15», стартовая масса всех последующих «лунников» была примерно одинаковой - 5700-5800 килограммов. Возвращаемая капсула, то есть «сухой остаток» миссии - 34-35 кг.

На посадочной платформе стояло новое усовершенствованное грунтозаборное устройство (ГЗУ). Оно было создано Конструкторским бюро общего машиностроения (КБОМ) и его Ташкентским филиалом (впоследствии ТашКБМ) под руководством академика В.П. Бармина. Заказчиком ГЗУ и практически одним из создателей его являлось НПО им. С.А. Лавочкина.

В связи с жёсткой установкой ГЗУ на корпусе посадочной ступени из состава аппаратуры были исключены телефотометры и светильники. Конструкция возвратной ракеты и спасаемого аппарата остались без изменений, за исключением герметизируемой капсулы для размещения грунта, чей диаметр был увеличен с 68 до 100 мм.

На трассе перелёта 31 октября была проведена коррекция траектории. При подлёте к Луне 2 ноября включением двигателя КТДУ проведено торможение, и станция вышла на орбиту ИСЛ, близкую расчётной.

Для обеспечения посадки 4 и 5 ноября были осуществлены коррекции орбиты. В результате станция перешла на эллиптическую орбиту с максимальной высотой над поверхностью Луны 105 км и минимальной высотой 16 км 290 м.

В заданное время 6 ноября была включена ДУ для схода ЛКА с орбиты. Первый этап торможения прошёл штатно и закончился на высоте 2 км 280 м.

После выключения двигателя включился доплеровский измеритель скорости ДА-018. На высоте 400-600 м переключение на второй диапазон измерений по каналу дальности не произошло, поэтому скорость к моменту посадки более чем вдвое превысила допустимую (11 м/с вместо 5 м/с). К тому же площадка места посадки оказалась с углом наклона 10-15°. При скорости и перегрузках, вдвое превышавших допустимые, в момент посадки произошло опрокидывание аппарата, что привело к механическому повреждению объекта, разгерметизации приборного отсека и отказу дециметрового передатчика.

Попытки по командам с Земли включить ГЗУ и подготовить возвратную ракету к старту ни к чему не привели, что подтвердила информация от радиокомплекса возвратной ракеты. Доставка образцов грунта на Землю стала невозможной, и 9 ноября работа с «Луной-23» была прекращена[21].

В середине 1975 г. были проведены организационно-штатные мероприятия в Центре КИКа. Начальником отдела по управлению КА дальнего космоса народно-хозяйственного назначения стал подполковник С.И. Тор- бин, его заместителем - подполковник Ю.В. Дулин. Все работы по лунным программам проекта «Е» были сосредоточены в лаборатории, которую возглавил подполковник И.Л. Фёдоров.

Произошли изменения (по линии военных) и в руководстве структур управления лунными аппаратами. Руководителем ГОГУ стал полковник Л.В. Онищенко, его заместителем - полковник В.М. Никольский. Заместителем руководителя группы управления В.Н. Сморкалова был назначен И.Л. Фёдоров. От его лаборатории в ГУ входили К.К. Давидовский, Н.М. Ерёменко, С.В. Кирюшкин, Г.Г. Латыпов и В.М. Сапранов.

Очередная попытка челночного рейса и доставки лунного грунта была предпринята 16 октября 1975 г. Старт PH «Протон-К» состоялся в 17 ч 04 мин 56 с. Однако ЛКА Е8-5М №410 на трассу полёта к Луне не вышел из-за отказа ДУ разгонного блока.

Учитывая весь комплекс работ по межпланетной и "прикладной" тематике, М3 имени С.А. Лавочкина мог производить один луноход в два года. Поэтому очередной луноход 8ЕЛ №205 был изготовлен в 1975 г. Аппарат стал ещё одним шагом вперёд по сравнению со своими предшественниками. Телевизионная система лунохода стала стереоскопической: разработчики умудрились обеспечить одновременную передачу с двух телекамер сразу. Телевизионная стереопара стояла в поворотном гермоблоке, который значительно расширял возможности обзора. Гермоблок размещался на выносной штанге, как и третья камера на «Луноходе-2». От других телекамер, жёстко закреплённых на луноходе конструкторы вообще отказались. Теперь для обзора местности луноход мог не разворачиваться всем корпусом.

Аппарат 8ЕЛ №205 прошёл весь цикл наземных испытаний и был подготовлен к экспедиции на Луну. Но так и остался на Земле. Причин тому было несколько. Прежде всего изменилось отношение к лунной тематике руководства завода. Генеральный директор С.С. Крюков активно отстаивал программу доставки на Землю марсианского грунта. Все силы ОКБ были брошены на решение этой задачи. В лунной тематике на модифицированных станциях для доставки лунного грунта Е8-5М уже отрабатывались некоторые элементы марсианской "грунтовой" программы. Однако лишь «Луне-24» удалось провести штатный полёт Е8-5М. По словам О.Г. Ивановского, следующим запуском должен был стать «Луноход-3». Его запуск планировали в 1977 г. Но к этому времени PH 8К82К активно использовалась для вывода на стационарную орбиту советских спутников связи. Лишнего носителя для пуска не нашлось. Луноход 8ЕЛ №205 вместо Луны попал в музей НПО имени С.А. Лавочкина. Там он находится и по сей день.

Только год спустя, 9 августа 1976 г. в 18 ч 4 мин 12 с с космодрома Байконур за грунтом отправился новый «бурильщик-грузовик» - «Луна-24» (Е8-5М №413). По конструкции это был полный аналог «Луны-23» [22, 52].

Рис. 100. «Луноход-3»

Для вывода станции в заданную точку окололунного пространства 11 августа на трассе перелёта была проведена коррекция траектории. При подлёте к Луне 14 августа после торможения ЛКА перешёл на круговую селеноцентрическую орбиту. Для формирования условий схода с орбиты 16 и 17 августа проводились коррекции траектории движения, в результате чего станция стала совершать полёт по эллиптической орбите с максимальной высотой над поверхностью Луны 120 км и минимальной - 12 км.

После включения тормозного двигателя 18 августа в 9 ч 36 мин «Луна-24» совершила мягкую посадку в юго-восточном районе Моря Кризисов в точке с координатами 12° 45' с.ш. и 62° 12' в.д., на расстоянии 2,3 км от не выполнившей свою миссию «Луны-23».

Рис. 101. «Луна-24»

Через 15 мин после проверки состояния бортовых систем, определения положения посадочной ступени на лунной поверхности по команде с Земли было включено грунтозаборное устройство.

ГЗУ было предназначено для бурения поверхности Луны до глубины 2,5-3 м, забора керна по всей глубине бурения в специальный грунтонос, перегрузки грунтоноса с забранным грунтом в возвращаемый аппарат (ВА) для дальнейшей доставки его на Землю. Полная масса с блоком управления составляла 54 кг, а масса забираемого грунта - 130-250 г. Время полного цикла работы (по штатной циклограмме) было рассчитано на 70-110 мин.

ГЗУ состояло из следующих основных частей:

1. Ферма, на которой располагались составные части ГЗУ. Одновременно элементы фермы являлись направляющими для осевого движения буровой головки с буровым инструментом. Ферма специальными кронштейнами крепилась к ЛКА. Верхняя часть фермы после завершения бурения и перегрузки грунта в ВА отклонялась (отбрасывалась) от ЛКА для обеспечения старта возвратной ракеты.

2. Буровая головка (БГ), которая сообщала вращение и, при достижении определённого осевого усилия, ударные импульсы буровому инструменту.

3. Буровой инструмент (БИ) с грунтоносом обеспечивал внедрение в грунт, вынос шлама из скважины, забор керна.

4. Механизм подачи, который обеспечивал осевое усилие на БИ и прижатие его к поверхности в процессе бурения.

5. Механизм перегрузки обеспечивал намотку на свой барабан контейнера грунтоноса с забранным грунтом с синхронным его перемещением в ВА.

6. Блок управления работой ГЗУ обеспечивал управление процессом забора и перегрузки грунта как в автоматическом (программном) режиме, так и по радиокомандам с Земли.

В ходе бурения грунт поступает во внутреннюю полость штанги, где расположены гибкая трубка - грунтонос и механизм, который подхватывает грунт и удерживает его в виде столбика на протяжении всего процесса. По окончании грунтонос с веществом извлекается из внутренней полости штанги и наматывается на барабан, размещённый в специальном контейнере. Затем этот контейнер помещается в герметизируемую капсулу ВА возвратной ракеты.

При заборе грунта до глубины 120 см использовался режим вращательного бурения, а далее происходила смена способов пенетрации - с вращательного на ударно-вращательный. Общая глубина бурения составила 225 см. В связи с тем, что оно производилось с наклоном, общее заглубление составило около 2 м.

Возвратная ракета с образцами грунта стартовала к Земле 19 августа в 8 ч 25 мин. Продолжительность обратного перелёта составила 84 ч. 22 августа она приблизилась к Земле со второй космической скоростью. В расчётное время, за 8 часов до входа в атмосферу Земли, произошло отделение ВА от возвратной ракеты. На высоте 15 км была введена в действие парашютная система, и ВА совершил посадку в 200 км юго-восточнее Сургута (Тюменская область).

Рис. 102. Старт с Луны

Новые образцы грунта массой 170,1 г были переданы в ГЕОХИ им. В.И. Вернадского. Небольшую порцию привезённого грунта учёные вручили в декабре 1976 г. коллегам из НАСА.

Образцы грунта удивили учёных: они обнаружили характеристики, неожиданные и важные для понимания геологии Моря Кризисов на тот момент времени. Самое главное: содержание титана и возраст грунта (или количество времени, в течение которого образцы подвергались воздействию космической среды) были иными, нежели ожидалось. Но как это могло быть?

На основании анализа геологических условий в районе, где производилось бурение, причину несоответствия теперь можно понять. С учётом точного местоположения посадки «Луны-24», снимки с американского зонда LRO показывают, что были взяты образцы выброса из соседнего 64-метрового кратера.

Рис. 103. Место посадки «Луны-24» (фото, снятое камерами американского спутника LRO и опубликованное 15 марта 2010 г.)

Он образовался ниже уровня поверхности, привнеся материал из глубоких потоков лавы, которые не были ранее подвержены воздействию космической среды. Таким образом, образцы грунта с «Луны-24» содержат не околоповерхностные материалы Моря Кризисов, наблюдаемые с помощью методов дистанционного зондирования, а материал из недр, который подвергся воздействию космической среды лишь относительно короткое время. Удивительные геологические условия, надо сказать!

«Луна-24» завершила список непилотируемых космических аппаратов, направленных к Луне с территории СССР.

Основные данные выполнения Программы «Е» в 1969-1976 гг. представлены в табл. 5.

Таблица 5

Основные данные выполнения Программы «Е» в 1969-1976 гг.