14-25 февраля состоялся полет автоматической станции (АС) «Луна-20» по трассе Земля-Луна-Земля. На Землю доставлены образцы лунного грунта, впервые взятые в труднодоступном материковом районе Луны.

Конструктивно АС «Луна-20» (рис. 1), так же, как и АС «Луна-16», выполнена в виде посадочной ступени (ПС) с грунтозаборным устройством (ГУ), на которой установлена космическая ракета «Луна - Земля», с возвращаемым аппаратом (ВА). Схема полета АС «Луна-20» подобна схеме полета АС «Луна-16». Запуск многоступенчатой ракеты с АС «Луна-20» был осуществлен 14 февраля в 6 час 20 мин.

Станция стартовала к Луне с орбиты ИСЗ. Для обеспечения выхода АС в заданный район окололунного пространства 15 февраля была осуществлена коррекция траектории полета. 18 февраля в результате проведенного сеанса торможения станция перешла на круговую селеноцентрическую орбиту высотой 100 км, наклонением относительно плоскости лунного экватора 65° и периодом обращения 1 час 58 мин. 19 февраля станция была переведена на эллиптическую орбиту с максимальной высотой над поверхностью Луны 100 км и минимальной высотой 21 км.

Для обеспечения посадки АС «Луна-20» в расчетный район Луны 21 февраля в 22 час 13 мин был включен основной тормозной двигатель. Через 267 сек двигатель был выключен, и до высоты 760 м станция совершала свободное падение. В дальнейшем снижение станции проходило в режиме управляемого спуска, в процессе которого с помощью автоматической системы управления изменялась тяга основного двигателя. Начиная с высоты 20 м от поверхности Луны, торможение осуществлялось с помощью двигателей малой тяги. 21 февраля в 22 час 19 мин АС «Луна-20» совершила мягкую посадку на поверхность Луны в точке с селенографическими координатами 3° 32' с. ш. и 56° 33' в. д. Место посадки станции находится на участке лунного материка, примыкающего к северо-восточной оконечности Моря Изобилия. После прилунения станции были проверены бортовые системы и определено положение станции на лунной поверхности. С помощью телефотометрического устройства на Землю передавались изображения лунной поверхности, по которым было выбрано место взятия образцов лунной породы. Затем по команде с Земли начались операции по забору грунта. ГУ произвело бурение лунного грунта и забор образцов породы. При этом ввиду повышенного сопротивления грунта бурение осуществлялось в несколько этапов с промежуточными остановками бурового устройства. Взятые образцы с помощью манипулятора были помещены в контейнер космической ракеты и загерметизированы.

Космическая ракета «Луна - Земля» стартовала по команде от бортового программно-временного устройства 23 февраля в 1 час 58 мин. На завершающем этапе полета к Земле 25 февраля от космической ракеты отделился ВА. После аэродинамического торможения в плотных слоях земной атмосферы была введена в действие парашютная система и в 22 час 12 мин возвращаемый аппарат АС «Луна-20» (рис. 2) совершил мягкую посадку в расчетном районе, в 40 км сев.-зап. Джезказгана. Доставленный на Землю лунный грунт был передан для научных исследований в Академию наук СССР.

В целом грунт или реголит «Луны-20» (рис. 3) представляет собой рыхлый разнозернистый материал светло-серого цвета, значительно более светлый, чем реголит из Моря Изобилия. По сравнению с грунтом «Луны-16» в нем заметно меньше оплавленных частиц. Как и в случае с Морем Изобилия, грунт из материковой области Луны обладает высокой способностью к электризации. Насыпной вес грунта 1,1 ÷ 1,2 г/см³. Он легко уплотняется до 1,7 ÷1,8 г/см³. По данным гранулометрического анализа, средний размер частиц ~70-80 мкм. Крупных частиц размером свыше 1 мм в нем больше, чем в грунте «Луны-16». Более светлый оттенок реголита «Луны-20» подтверждается исследованием альбедо. Значение альбедо выше, чем у образцов, доставленных «Луной-16», «Аполлоном XI» и «Аполлоном XII». Для мелкой фракции альбедо равно 0,083, для ультрафиолетовой области - 0,145, для видимой области - 0,200, для ближней инфракрасной - 0,260. Максимум отражения приходится на λ=4 мкм и равно 0,370.

Микроскопическое изучение реголита «Луны-20» показало резкое отличие его от морского реголита «Луны-16», «Аполлона XI» и «Аполлона XII». В реголите преобладали фрагменты кристаллических пород и минералов с хорошо сохранившимися гранями, поверхностями скола. Мало наблюдалось ошлакованных брекчий и сфероидов, характерных для реголита лунных морей. Основную массу частиц составляют породы анортозитового типа, состоящие в значительной мере из полевого шпата (плагиоклаза). В них постоянно встречаются включения металлического железа различной формы и размера. Породы базальтового типа представлены немногочисленными частицами базальта, совершенно аналогичными базальтам лунных морей. В мелкозернистой фракции реголита (≤80μ) «Луны - 20» главной составляющей частью является анортозит - 50 ÷60%. В морском реголите обычно встречается около 1-2% анортозита.

Данные о содержании главных компонентов вещества (в %), доставленного «Луной-20», приведены в таблице (для сравнения даны сведения по «Луне-16»).

Рис. 1. Автоматическая станция «Луна-20»: 1 - приборный отсек посадочной ступени; 2 - управляющие сопла; 3 - топливные баки ракеты; 4 - антенна; 5 - приборный отсек ракеты; 6 - возвращаемый аппарат; 7 - буровой механизм; 8 - штанга бурового механизма; 9 - телефотометр; 10 - топливный бак; 11 - двигательная установка посадочной ступени.