«Сервейер-7»

Назначение аппарата-осуществление посадки на Луну, получение телевизионных изображений поверхности Луны в районе посадки и определение характеристик лунного грунта, в т. ч. химического состава и содержания магнитных веществ. В отличие от предыдущих аппаратов Surveyor VII предназначался не для исследований в потенциальных районах посадки лунной кабины корабля Apollo, а для исследований в научных целях вне этих районов. Первоначальными планами посадка аппарата предусматривалась в районах кратеров Коперник, Фра Мауро, Гиппарх, Тихо. Интерес к материковым районам этих кратеров вызван тем, что предыдущие аппараты Surveyor исследовали лунную поверхность только в морских районах экваториальной зоны. Окончательно был выбран кратер Тихо, поскольку по сравнению с остальными тремя районами он дальше отстоит от лунного экватора, вдоль которого располагается зона, выбранная для посадки лунной кабины, и посадка в этом районе позволяет вести съемку при существенно ином угле падения солнечных лучей. Поверхность в непосредственной близости от кратера Тихо отличается крайней неровностью. Исследование выброшенных из кратера пород представляет большой научный интерес, т. к. эти породы в значительно меньшей степени засорены обломками метеоритов.

Запуск SC-7 аппарата произведен 7 января 1968 г. в 6 час. 30 мин, со стартового комплекса № 36В м. Кеннеди ракетой-носителем Atlas-Centaur AC-15. Азимут запуска- 102,9°. «Окном» для запуска в этот день был период с 5 час. 43 мин. до 8 час. 12 мин. Полет ракеты-носителя и вывод аппарата на траекторию полета к Луне проходил по программе, близкой к расчетной. Вывод аппарата на траекторию полета к Луне был осуществлен при повторном включении двигателей II ступени, выведшей аппарат предварительно на промежуточную орбиту, а затем на траекторию полета к Луне. Аппарат обращался по промежуточной орбите в течение 22 мин. После выхода аппарата Surveyor G на траекторию полета к Луне он получил название Surveyor VII, по международной системе обозначение 1968-01А. 7 января в 23 час. 30 мин. была проведена коррекция траектории, ЖРД работали в течение 11,35 сек. Без коррекции аппарат достиг бы Луны в 41 км к северу от расчетной точки посадки. Потребная корректирующая скорость для компенсации промаха и обеспечения требуемой продолжительности полета составила 1,2 м/сек, а только для компенсации промаха-0,3 м/сек.

Программой предусматривалось проведение второй коррекции через 20 час. после первой, однако первая коррекция была успешной и от второй отказались. 10 января в 00 час. 24 мин., когда аппарат находился на расстоянии 1600 км от Луны и сближался с ней под углом 36° к местной вертикали, начался цикл автоматических операций, обеспечивающих посадку. В 01 час. 02 мин. по команде радиолокатора AMR были включены ЖРД и РДТТ, который проработал 40 сек. 10 января в 01 час. 05 мин. аппарат совершил посадку в точке с селенографическими координатами 40°53' ю. ш. и 11°22' з. д., в 2,5 км от расчетной точки и в 25,6 км, к северу от кратера Тихо. Скорость аппарата в момент контакта с поверхностью составляла 3,3 м/сек. Опоры шасси коснулись грунта почти одновременно (с интервалами 50 мсек), нагрузка на опоры составляла 748, 644 и 771 кГ.

Одна из опор оказалась в непосредственной близости от камня высотой 20 см, но даже если бы она попала на него, то, согласно расчетам, аппарат не опрокинулся бы. Аппарат находился на грунте с отклонением от вертикальной оси на 3°, видимый горизонт для камеры составлял 29 км. (44). Полет аппарата от момента старта ракеты-носителя до посадки на Луну продолжался 66 час. 35 мин. (39). Расчетный район посадки представлял собой круг диаметром 20 км с селенографическими координатами центра 40,87° ю. ш. и 11,37° з. д. При запусках предыдущих аппаратов район посадки выбирался с диаметром большим в три раза, уменьшение района посадки аппарата Surveyor VII объясняется тем, что вблизи кратера Тихо местность очень пересеченная. Вероятность успешной посадки в этом районе оценивалась в 40-50%. Выбрать столь ограниченный район позволило то, что предыдущие полеты показали высокую надежность системы коррекции. На случай неудачи при коррекции был предусмотрен запасной район посадки у кратера Фра Мауро с координатами 5° ю. ш. и 13° з. д.

После посадки была произведена проверка работоспособности бортовых систем, а через 42 мин. сделаны первые снимки лунной поверхности с разверткой в 200 строк. Затем были установлены в рабочее положение панель с солнечными элементами и остронаправленная антенна и началась передача снимков с разверткой 600 строк, были переданы снимки звездного неба и Земли. С помощью светофильтров исследовалась поляризация света отраженного сигнала поверхностью Земли, а затем поверхностью Луны (59). Позже начались эксперименты с использованием ковша-захвата. Была вырыта канавка глубиной 0,3 м и собран в кучу грунт для последующего исследования его а-анализатором. При работе ковша-захвата в двух случаях твердый подпочвенный слой препятствовал углублению канавки. Один кусок породы удалось расколоть ударом ковша. На магнитах, установленных на ковше-захвате, было обнаружено некоторое количество магнитных материалов.

Примерно через 8 час после посадки был включен а-анализатор. Первые две операции по анализу образца с известным химическим составом и определению локального фона радиации были проведены удовлетворительно. Калибровка анализатора управляемым электронным датчиком импульсов показала, что анализатор функционировал нормально. Попытка опустить на грунт а-анализатор не удалась из-за заедания нейлоновой ленты, на которой подвешен контейнер с этим прибором. Неисправность удалось устранить тем, что ковш-захват захватил за кромку прибора и начал тянуть его вниз;. 12 января эта операция увенчалась успехом-а-анализатор был опущен на грунт и начато проведение исследований грунта. За этими операциями наблюдали с помощью телекамеры. Исследование первого образца грунта (сравнительно ровный участок неповрежденной поверхности) начат в этот же день. Интенсивность рассеяния частиц от этого образца, а также телевизионные изображения показали, что расстояние от приемника излучений до образца больше стандартного. Для накопления данных от этого образца потребовалось в общей сложности 27,4 часа. Эксперимент проводился в течение 9 суток (до 20 января), причем из-за интенсивного нагрева взошедшего Солнца его пришлось прервать на 6 суток. Начиная с 12 января, когда Солнце поднялось уже высоко над горизонтом, в работе телекамеры стали делать 20-30-минутные перерывы после каждых 20 мин. работы, что предотвращало ее перегрев. Чтобы камера не нагревалась Солнцем и во время интервалов в работе, ее затеняли остронаправленной антенной, а перед каждым новым сеансом передачи телевизионных снимков антенну снова направляли на Землю (28) 20 января произведен эксперимент по облучению аппарата лучом лазера с Земли с регистрацией этого луча телекамерой аппарата (12). Цель эксперимента-изучение проблем лазерной связи, в частности, определение оптимальных условий освещенности на Земле и на Луне, точности нацеливания луча, посылаемого с Земли, изучение влияния земной атмосферы и Солнца на прохождение лазерных лучей. В этом эксперименте использовались шесть телескопов, оборудованных лазерными источниками излучения: 2 телескопа на западном побережье и 4-на восточном побережье США. На западное побережье использовался 60-дюймовый телескоп обсерватории Китт Пик (шт. Аризона) в сочетании с газовым (на аргоне) лазером с мощностью излучения 4 вт, и 24-дюймовый телескоп-рефлектор обсерватории Тейбл Маунтин в сочетании с лазером с мощностью излучения 2 вт. Оба луча были зарегистрированы телекамерой аппарата Surveyor VII, причем луч лазера от 24-дюймового телескопа регистрировался как более яркое пятно на поверхности Земли. Лучи от телескопов, расположенных на восточном побережье, на снимках не были видны.

21 января а-анализатором начато проведение исследований второго образца лунной породы: головка приемника излучений была передвинута на камень размером 5 Х 6 см. Этот камень был виден на полученных телевизионных изображениях до начала этой операции, так как он несколько ярче окружающих его предметов. Время накопления данных от этого образца составило 10,3 час. 22 января началось проведение исследований третьего образца лунной породы: головка приемника излучений была передвинута к разрытой в первые часы после посадки аппарата площадке. Проведенные измерения и полученные телевизионные изображения показали, что исследуемый образец состоит, по крайней мере частично, из материала, который находился под верхним слоем грунта. Данные от этого образца собирались в течение 7 часов до момента захода Солнца. 23 января в 6 час. в районе посадки аппарата наступила первая лунная ночь. После съемки солнечной короны оборудование аппарата было выключено и включены нагреватели. До этого момента камерой было получено около 21 000 изображений лунной поверхности в месте посадки, окружающего пространства и др. (36). 12 февраля через несколько суток после восхода Солнца в районе посадки аппарата станцией слежения в Робледо-де-Чавела была подана команда на включение бортового оборудования, в том числе телекамеры. Через 56 сек. от аппарата поступил ответный сигнал после чего по команде с Земли была несколько изменена ориентация панели с солнечными элементами, чтобы ускорить подзарядку батарей, и начался прием телеметрической информации от датчиков, контролирующих состояние и работу бортового оборудования. 13 февраля началась передача телевизионных изображений. Было дополнительно получено около 40 снимков с разверткой 200 строк. В связи с неисправностью батарей и системы сканирования снимков с разверткой 600 строк получить не удалось. За период лунной ночи одна из стоек шасси осела и аппарат наклонился на 8°,. что позволило произвести снимки тех же участков под другим углом. До наступления следующей лунной ночи (20 февраля) в период 13-20 февраля проведены эксперименты с помощью ковша-захвата и а-анализатора.

Конструкция и состав бортового оборудования аппарата почти такие же, как у аппарата Surveyor V. Дополнительно установлены выносной механизм с ковшом-захватом для изучения механических свойств грунта, аналогичный устанавливавшемуся на аппарате Surveyor III (выносным механизмом с ковшом-захватом возможно проведение операций по определению физико-механических характеристик грунта и перенесение а-анализатора с одного места на другое, что дает возможность проведения химического анализа пород в разных точках места посадки), и три магнита для обнаружения магнитных веществ в лунном грунте: один магнит прямоугольного сечения на опоре шасси, аналогично установленному на аппарате Surveyor IV, и два магнита U-образной формы высотой 1,6 см на нижней поверхности ковша-захвата. Напряженность магнитного поля, создаваемого магнитами, равнялась около 700 э (на предыдущих аппаратах магнит устанавливался только на одной опоре шасси), а-анализатор отличается от а-анализатора, установленного на аппарате Surveyor V: полная интенсивность источника а-частиц увеличена на 70%, а сам источник покрыт слоем углерода, чтобы свести к минимуму перенос радиоактивности при передвижении а-аналнзатора. Повышение интенсивности улучшило отношение сигнала к местному фону радиации. Аппарат Surveyor VII был первым, оснащенным всеми научными приборами, применявшимися до того на отдельных аппаратах Surveyor (рис. 25).

Рис. 25. Научное оборудование на аппарате Surveyor VII.
1 - панорамная телевизионная камера; 2 - выносной механизм с ковшом-захватом; 3 - α-анализатор.

Установлено также дополнительно зеркало, прикрепленное к мачте, на которой смонтированы антенна и панель с солнечными элементами. С помощью этого зеркала были получены стереоскопические пары снимков: один и тот же участок поверхности снимался сначала непосредственно, а потом снималось его отражение в зеркале. На поверхности аппарата имелось семь «пятен» с высокой отражательной способностью, дающих возможность по изменению блеска регистрировать осаждение на поверхности аппарата различных веществ (11). Суммарный вес (17) аппарата при отделении от II ступени - 1038 кГ, после посадки на Луну - 288,9 кГ.

После аварийных полетов аппаратов Ranger III-V, подвергавшихся термической стерилизации, что, как полагают, послужило причиной их аварий, было принято решение не проводить стерилизацию аппаратов, запускаемых для изучения Луны. Аппараты Surveyor в связи с этим не подвергались стерилизации. Небезынтересны данные по присутствию микроорганизмов на этих аппаратах.

Январь 1968. Координаты посадки - 40.88 S, 11.45 W. Мазаика из снимков на севере от кратера Тихо. До холмов (и до горизонта) 13 км. Камень на переднем плане размером в полметра.