Луна-24

Ежегодник 1977 г

«Луна-24». 9-22 августа состоялся полет АС «Луна-24», доставившей на Землю образцы грунта из Моря Кризисов. Станция «Луна-24» принадлежит к поколению советских автоматических лунных аппаратов, уже дважды доставлявших на Землю образцы лунного грунта и дважды опускавших на поверхность Луны луноходы. Основой конструкции станции является посадочная ступень, используемая на трассе Земля-Луна в качестве перелетного ракетного блока. С помощью этой ступени осуществляются коррекция траектории полета, мягкая посадка станции на поверхность Луны. На ней размещена аппаратура, необходимая для обеспечения перелета к Луне, приборы системы ориентации, управления, радиокомплекса, системы терморегулирования, управления мягкой посадкой, энергопитания. На посадочной платформе размещена ракета «Луна - Земля» с возвращаемым аппаратом, а также смонтировано грунтозаборное устройство. При пуске ракеты «Луна - Земля» посадочная ступень является своеобразным стартовым столом.

В состав ракеты «Луна-Земля» входят возвращаемый аппарат, блок двигательной установки и приборный отсек с системами, обеспечивающими энергопитание и полет ракеты в заданном направлении, проведение измерений для уточнения координат ракеты по мере приближения ее к Земле. Возвращаемый аппарат имеет сферическую форму. Он размещен в верхней части ракеты. Внешняя поверхность его покрыта специальной теплозащитой, предохраняющей аппарат от воздействия высоких температур, возникающих при входе в атмосферу. Внутри возвращаемого аппарата находятся цилиндрический контейнер, предназначенный для размещения образцов грунта, источники питания, элементы автоматики, бортовое программное устройство, парашют, антенны радиопеленгационных передатчиков, наполняемые газом эластичные баллоны и радиопеленгационные передатчики, обеспечивающие обнаружение аппарата при его спуске на парашюте и после посадки на Землю.

Грунтозаборное устройство АС «Луна-24» существенно отличается от аналогичных устройств станций «Луна-16» и «Луна-20». Оно способно бурить лунный грунт самых широких вариаций - от твердых скальных до непрочных пылевидных пород с вкраплением отдельных камней различных размеров. Буровое грунтозаборное устройство состоит из следующих основных частей: буровой головки, буровой штанги с колонкой и механизмом забора грунта, механизма подачи буровой головки, механизма перегрузки керна, контейнера для укладки керна, системы автоматики и контроля. В процессе бурения грунт поступает во внутреннюю полость штанги. Там расположена гибкая трубка - грунтонос и механизм, который подхватывает грунт и удерживает его в виде столбика на протяжении всего процесса бурения. По окончании бурения грунтонос с грунтом извлекается из внутренней полости штанги и наматывается на барабан, размещенный в специальном контейнере. Затем контейнер помещают в герметизируемую капсулу возвращаемого аппарата ракеты «Луна - Земля».

Полет АС «Луна-24» начался 9 августа в 18 час 04 мин. Запуск станции к Луне произведен с орбиты ИСЗ. С целью обеспечения выхода станции в заданную точку окололунного пространства 11 августа была осуществлена коррекция траектории движения. При подлете к Луне 14 августа в 2 час 11 мин было проведено торможение станции, в результате чего она перешла на круговую селеноцентрическую орбиту с параметрами: высота над поверхностью Луны 115 км, наклонение к плоскости лунного экватора 120 °, период обращения вокруг Луны 1 час 59 мин. В соответствии с программой полета 16 и 17 августа проводились коррекции траектории движения. В результате станция стала совершать полет по эллиптической орбите с максимальной высотой над поверхностью Луны 120 км и минимальной высотой 12 км. Для обеспечения посадки станции в расчетный район Луны 18 августа в 9 час 30 мин был включен тормозной двигатель. Снижение станции проходило в режиме управляемого спуска и завершилось в 9 час 36 мин мягкой посадкой в юго-вост. районе Моря Кризисов. Селенографические координаты точки посадки: 12° 45' с. ш. и 62° 12' в. д.

Через 15 мин после проверки состояния бортовых систем станции, определения ее положения на лунной поверхности по команде с Земли было включено грунтозаборное устройство. В процессе забора грунта до глубины 120 см использовался режим вращательного бурения, а далее происходила смена способов бурения- 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.

Космическая ракета станции «Луна-24» с образцами лунного грунта стартовала к Земле 19 августа в 8 час 25 мин. 22 августа она приблизилась к Земле со второй космической скоростью. В расчетное время произошло отделение возвращаемого аппарата. Для слежения за его полетом использовались наземные радиолокационные и пеленгационные средства. В конце участка торможения на высоте 15 км была введена в действие парашютная система. В 20 час 55 мин возвращаемый аппарат АС «Луна-24» совершил посадку в расчетном районе в 200 км юго-вост. Сургута. Доставленные на Землю образцы лунного грунта заканчивают серию проб, характеризующих геологический разрез Море Кризисов (АС «Луна-24»)- его древнее материковое обрамление (АС «Луна-20»)- Море Изобилия (АС «Луна-16»).

В процессе предварительной обработки в приемной лаборатории Ин-та геохимии и аналитической химии АН СССР были получены магнитограмма и рентгенограмма грунтоноса с находящимся в нем грунтом, а после удаления грунтоноса было проведено визуальное описание колонки, ее фотометрическое и рентгеновское изучение. Было установлено, что номинальное погружение буровой коронки в грунт соответствовало 225 см. Фактическая длина колонки составляет около 160 см при общем весе грунта 170 г.

В колонке грунта, доставленного «Луной-24», по цвету реголита можно выделить шесть основных слоев. Все они происходят из районов распространения темных базальтовых (вулканических) пород, заполняющих чашу бассейна Моря Кризисов, но в ряде участков отмечаются также крупные фрагменты интрузивных (застывших на глубине) пород и примесь древнего материкового материала. Изучение отдельных слоев колонки позволит оценить условия и время их формирования. Ученые считают, что в колонке реголита из Моря Кризисов записана история Луны в течение двух-трех миллиардов лет. Поэтому ее исследование поможет найти ответ на очень важные вопросы образования, строения и развития планет Солнечной системы. Л. Лебедев.



Ю.Марков "Курс на Марс"


Аналог возвращаемого аппарата на испытаниях
«Луна-24». Следующая попытка доставки образцов космической станцией Е-8-5М №412, десятая в серии, не удалась, из-за отказа «Блока Д», двигатель которого не запустился и не вывел станцию на промежуточную околоземную орбиту. Но следующий запуск станции Е-8-5М №413 был успешным. «Луна-24», ставшая последней в серии космических роботов для автоматического забора и доставки на Землю образцов лунного грунта, стартовала 9 августа 1976 года. 11 августа была проведена коррекция траектории полета к Луне, и 14 августа станция вышла на круговую окололунную 115-км орбиту с наклонением 120°. 17 августа в 02:00:00 по Всемирному времени она была переведена на орбиту 120 кмх12 км, а 18 августа в темное время лунных суток совершила посадку в точке с координатами 12,5° с. ш. и 62,20° в. д. в Море Кризисов (рис. 11.29), всего в 2400 метрах 294 Гл. 11. Достижения космических роботов на фоне «Аполлонов» Рис. 11.28. Фотографии, полученные камерой посадочного аппарата «Луна-20». В верхней части слева и справа — изображения поверхности, на которых виден лунный горизонт; внизу — часть посадочной станции с устройством для взятия образцов грунта (с разрешения НПО им. Лавочкина) от места посадки «Луны-23» и вблизи места посадки «Луны-15». Целью «Луны-24», как представителя усовершенствованной серии Е-8-5М, было получение проб грунта с глубины более 2 м на поверхности маскона в Море Кризисов. Бур смог проникнуть на глубину 2,25 метров под небольшим углом наклона, который обеспечивал вертикальную глубину 2 метра. Образцы были перемещены в капсулу, и затем 19 августа в 05:25 по Всемирному времени взлетная ракета направила ее к Земле. Капсула приземлилась в Сибири в 200 км севернее Сургута 22 августа в 17:53 по Всемирному времени. Масса доставленных образцов пород составила 170,1 граммов. Завершение исследований Луны и начало создания
Фото с КА «Луна-24»

Запуски автоматических станций «Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24» позволили получить выдающиеся научные результаты благодаря забору и доставке образцов лунных пород из разных районов Луны и их всесторонним исследованиям в земных лабораториях. Грунт, взятый «Луной-16» (рис. 11.30) в Море Изобилия, представлял собой темный порошкообразный морской базальт, аналогичный полученному «Аполлоном-12» в Океане Бурь. Образцы пород, доставленных «Луной-20» (рис. 11.31) из горного района оказались существенно отличающимися от морского грунта «Луны-16». Они оказались гораздо светлее и содержали больше крупных частиц. Более половины вещества горных пород представляли собой древние анортозиты, в то время как в образцах «Луны-16» их было не более 2%. В двухметровой колонке лунного вещества, взятой «Луной-24» с сохранением 296 Гл. 11. Достижения космических роботов на фоне «Аполлонов» Рис. 11.30. Вверху - возвращаемая капсула космической станции «Луна-16» после приземления. Видны воздушные шары, надутые после посадки, чтобы выставить из капсулы антенны. Внизу - колонка грунта, доставленного «Луной-16» (с разрешения НПО им. Лавочкина и Института геохимии им. Вернадского) стратификации пород, помимо отличий химического состава, были обнаружены напластования, явно указывающие на последовательность процессов их формирования. Проведенный изотопный анализ позволил провести датировку образцов и определить возраст лунных пород из горных и морских областей и лучше понять историю Луны. 11.5. Космические аппараты Е-8-5 297 ^Jrk Рис. 11.31. Вверху - возвращаемая капсула космической станции «Луна-20» после приземления; внизу - возвращаемая капсула космической станции «Луна-24» Наиболее полные космохимические исследования доставленного лунного вещества были проведены учеными Института геохимии и аналитической химии им. Вернадского в Москве и одновременно по инициативе А.П. Виноградова, возглавлявшего Секцию наук о Земле МНТС по КИ, образцы лунного грунта были переданы для физических и химических исследований в целый ряд других организаций. Резуль- 298 Гл. //. Достижения космических роботов на фоне «Аполлонов» таты исследований были опубликованы в многочисленных изданиях. В 1971 году три грамма грунта, полученного «Луной-16», были обменены на три грамма грунта, взятого в ходе программы «Аполлон-11» и три грамма грунта, взятого «Аполлоном-12». Два грамма вещества, полученного «Луной-20», были обменены на один грамм горных пород, доставленных «Аполлоном-15». Был проведен также обмен вещества из колонки «Луны-24» с образцами, доставленными другими экспедициями «Аполлон». Некоторые образцы были подарены советскими учеными лабораториям другим стран, в том числе Франции, Австрии и Чехословакии. Среди других результатов заслуживают внимание данные, полученные при помощи высотомеров в ходе спуска посадочных аппаратов, в частности, «Луны-15», которые позволили оценить среднюю плотность лунной поверхности.