1. В сфере действия Луны
Вот как Жюль Верн описывает вхождение в сферу действия Луны (совершенно неправильно, но занятно):
Сами путешественники, изумленные, пораженные, несмотря на все свои мудрые размышления, чувствовали, что телам их недостает веса. Если они протягивали руки, руки не опускались. Головы неопределенно качались на плечах. Ноги не притягивались к полу. Это было состояние пьяных людей, которые начинают чувствовать, что устойчивость им изменяет.
Мишель вдруг подпрыгнул и, отделившись на некоторое расстояние от дна снаряда, повис в воздухе. В одно мгновение оба его приятеля присоединились к нему, и в центре снаряда образовалась странная группа.
— Мыслимо ли все это? Правдоподобно ли это? Возможно ли это? — кричал пораженный Мишель. — Нет! А однакож, как видите, это — факт!
— На эту картину не долго придется любоваться, — ответил Барбикен. — Как только снаряд перейдет за нейтральный пункт, сейчас же начнет действовать лунное притяжение, и мы будем падать на Луну.
— Тогда мы, значит, будем прогуливаться по верхушке снаряда кверху ногами? — спросил Мишель.
— Нет, этого не будет, — сказал Барбикен, — потому что снаряд, центр тяжести которого лежит сравнительно низко, начнет понемногу поворачиваться дном к Луне.
— Значит, и все наше хозяйство перевернется вверх дном?
— Успокойся, любезнейший, — сказал Николь. — Бояться нечего. Ни единый предмет не тронется с места, потому что снаряд повернется совсем незаметным образом.
— Да, это совершенно верно, — добавил Барбикен, — и сейчас же после перехода через нейтральную точку низ снаряда, как более тяжелая его часть, будет повернут к Луне перпендикулярно к ее поверхности. Но чтобы это совершилось, нам нужно перейти нейтральный пункт.
— А, значит, мы переходим через нейтральный пункт! — вскрикнул Мишель. — В таком случае нам следует поступить так, как поступают моряки, переходя через экватор: вспрыснем наш переход!
Мишель сделал движение, приблизился к стене снаряда, достал из шкафа бутылку и стаканы, уставил их в „пространстве" перед приятелями, и, весело осушая стаканы, они приветствовали свой переход троекратным „ура".
Это странное равновесие притяжений Луны и Земли продолжалось не более часа. Путешественники чувствовали, что мало-помалу опускаются на дно, и Барбикен в то же время стал замечать, что верхняя часть снаряда начинает уклоняться от линии, направленной к Луне, а дно — приближаться к ней. Значит, лунное притяжение уже начало действовать сильнее земного. Падение на Луну, сначала весьма незаметное, уже началось, — незаметное потому, что скорость этого падения в первую секунду равнялась всего только миллиметру с небольшим. Но если притягательная сила начала постепенно увеличиваться, то снаряд, обращенный уже конической частью к Земле, должен был с возрастающей скоростью направляться к поверхности Луны. Стало быть, и цель будет достигнута. Ничто не могло уже больше помешать успеху заветного предприятия. Николь и Ардан вполне разделяли радость Барбикена.Жюль Верн. "Вокруг луны". 1870 год
 |
Радиус сферы действия Луны 66 000 км. Собственно, ничего интересного на этом расстоянии не обнаруживается. Просто баллистикам становится удобнее считать за центральное тело Луну, а не Землю. А статистики сразу переводят космический аппарат (КА) из графы ИСЗ в графу межпланетных или лунных аппаратов. Да, притяжение Луны становится равном земному, вот герои Жюль Верна именно в этом (и только в этом) месте ощутили невесомость в своём алюминиевом ядре. Но Жюль Верн (точнее, его научный консультант) ошибался - невесомость присутствовала на всей заатмосферной трассе полёта и ничем, совершенно никаким прибором та незримая граница не фиксировалась. И всё же - после запуска 1-го ИСЗ это было второе по важности событие - аппарат впервые оказался в окрестностях другого небесного тела, иного мира.
"Луна-1" пролетела, судя по расчётам, в 6-7 тыс. км от Луны, не выполнив своей основной задачи - попадания в Луну. Зато она своим промахом возглавила не только список КА, побывавших в сфере действия Луны, но и список КА, вышедших в межпланетное пространство.
В окрестности Луны СССР смог доставить аппарат только с 4-й попытки, причём основная цель (попадание в Луну) не была выполнена. США смогли повторить это достижение лишь с 5-й попытки, причём основная цель (попадание в сферу радиусом 20 тыс. км) тоже не была выполнена, КА "Пионер-4" едва задел СД Луны, пройдя в 60 тыс км.
Советская марка. Хорошо видно, что ракета летела быстрее, чем надо и не попала в Луну. Если бы цель была исследовать Луну при пролёте, то надо было целиться позади Луны, в её "шлейф", где интересного больше.
Часто незаслуженно забывают, что сама ракета намного больше КА "Луна-1", тоже имела приборы и радиопередатчик и улетела на гелиоцентрическую орбиту рядом со знаменитым аппаратом.
Можно ли было доставить аппарат в СД Луны раньше? Можно. Была масса всяческих фантастических и полуфантастических проектов. И даже почти реалистических. Скажем, проект «Cow» от июня 1957 г. Правда, авторы называли дату реализации - 1963 год, но и сам проект был куда круче, достижение СД Луны не считалось целью.
Уже была нужная радиоаппаратура и приборы, могущие принести полезную информацию, были уже радиотелескопы, позволявшие принять маломощные сигналы. А вот подходящих ракет - не было. Они появились только в 1958 году и, прямо скажем, если считать от триуфа Спутника, то это был подвиг ракетостроителей в обеих странах, ибо проблем было море. Например, Черток: 23 сентября и 12 октября 1958 года были проведены первые пуски ракет Р-7 в лунном варианте. Оба пуска закончились однотипными авариями - разрушением пакета на конечном участке полета первой ступени. Подобного вида аварии наблюдались впервые. Никаких производственных дефектов, конструкторских ошибок или "разгильдяйства" испытателей при подготовке ракет первый анализ не обнаружил. Возникли подозрения о непознанном принципиальном недостатке пакетной схемы. Представьте себе - всё поставлено именно на эту лошадку - Р-7, а у пакетной схемы оказался принципиальный недостаток! Только чтобы понять, откуда резонанс такой страшной силы, изготовить и ввести в конструкцию демпферы, понадобилось немало времени, а сколько чего подобного... При следующих пусках при побеждённом резонансе дважды подряд отказала 2-я ступень (один - лунный пуск и 1 - МБР). И опять не нашли проблему сразу, раздали выговора производственникам. А причина оказалась банальна - в вакууме смазка в турбонасосе испарилась.
У американцев были ракеты продольной схемы и они тоже замучились, но уже с проблемами включения двигателей в полёте. А также с другими видами колебаний их тонких РН.
Так что при большом везении можно было аппарат добросить до Луны только во второй половине 1958 года. Но везения не случилось. Последнее невезение случилось прямо в последние дни уходящего года. "Луна-1" должна была стартовать ещё 30 декабря 1958 года. Но вылез очередной "боб", Королёв скрепя сердце перенёс пуск. Народ с пустыми чайниками выстроился за спиртом. Не исключено, что именно с похмелья промахнулись по Луне (но об этоим в эпизоде-2).
Меня больше не промахи удивляют, а невероятный энтузиазм, это был настоящий штурм. СССР впервые оказался впереди планеты всей и уступать лидерства в космосе не желал категорически. И, можно сказать, везло. Келдыш оказался романтиком космонавтики, Королёв проявил чудеса администратирования, Хрущёв, очарованный зарубежными восторгами, не только дал денег, "скоко надо", но ещё и разгромил авиацию СССР, в результате чего в космонавтику пришло немало талантливых инженеров. И крайне нужную 3-ю ступень для Р-7 сделал в немыслимые сроки Косберг, который мало интересовался космосом, но был очарован Королёвым, который опознал в Косберге человека, который "может".
Вы только почувствуйте темп: прикинув возможности, Королёв и Келдыш отправляют 28 января 1958 года в ЦК письмо, в котором рассказывают о своих идеях и формулируют два главных пункта лунной программы:
"1. Попадание в видимую поверхность Луны. При достижении поверхности Луны производится взрыв, который можно наблюдать с Земли. Один или несколько первых пусков могут быть осуществлены без взрыва с телеметрической аппаратурой, позволяющей производить регистрацию движения ракеты к Луне и установить факт ее попадания.
В начале февраля ЦК одобрил идею и Королёв немедленно собрал совещание. Возможно, это было самое короткое совещание в истории космонавтики. - Товарищи! - сказал он, когда все расселись в ожидании доклада и прений. - Мы получили задание: доставить герб Советского Союза на Луну! Срок - два года. Совещание объявляю закрытым.
Уложились в полтора. А могли бы и в год.
А вот американцы первыми аппаратами "Пионер" взялись за непосильную задачу - сразу создать ИС Луны, а если бы потратили ракеты на свои крохотные аппаратики "Пионер" второй серии (сейчас они считаются аппаратами диапазона "нано"), то вполне могли бы уже в сентябре 1958 года быть первыми.
Но - ещё раз о том же. Ошибку Жюля Верна о невесомости в какой-то точке траектории обнаружили скоро. И почти столетие только ленивый не сообщил, что никакими органами чувств и даже приборами линию разграничения притяжения двух тел в ракете нельзя определить. Чистая математическая абстракция. Потому и не интересна. Не приоритет. Это уже потом понадобились более точные определения и названия. Начали рисовать разные сферы и траектории. А тогда было проще - "Первая советская космическая ракета пролетела близко от Луны". А что от неё отделился контейнер (без названия) сообщалось одной краткой фразой. И именно его назовут через 5 лет "Луной-1"
А как у наших конкурентов? Совершенно так же, ни о каких сферах и границах народу не сообщали. О них вспомнили только когда к Луне полетели "Аполлоны" с экипажами. И сообщали примерно в таком стиле - что, дескать, Жюль Верн был неправ, границ зримых нет, но вот чудаки - матиматики, баллистики, сообщают некий казус, утверждая, что математика такие границы вычислила и даже может вычислить, когда они их минуют... Просто забавно и поучительно.
Но баллистика - дама суровая и в союзе со статистикой постепенно повышает приоритет до первоклассного. А как иначе - иной мир и у него должны быть границы, как и у всего.
Подумать только - целых тридцать лет США и СССР не знали у Луны иных конкурентов!
Американцы отстали от СССР всего на 2 месяца. Через 30 лет там побывал японский аппарат, ещё через 14 лет - европейский, потом аппараты разных стран пошли косяком, даже частники приноровились пускать свои аппараты на чужих ракетах. И пошёл обратный процесс - важность пролёта без последующих событий теряет свою значимость. И это нормально.
|
2. Попадание в Луну
Когда волнение улеглось, Барбикен заговорил еще более торжественным тоном:
- Вам известно, какие успехи сделала баллистика за последние годы и до какой высокой степени совершенства могли бы дойти огнестрельные орудия, если бы война все еще продолжалась! Вы знаете также, что сила и прочность орудий и метательная сила пороховых газов могут быть безгранично увеличены. Так вот, исходя из этих принципов, я задал себе вопрос: возможна ли из орудия достаточных размеров, достаточной мощности и установленного должным образом пустить ядро на Луну?
При этих словах из тысячи глоток вырвалось единодушное "ох". На минуту наступило молчание, подобное глубокой тишине, предшествующей громовому удару. И действительно, тотчас же разразился гром: гром криков и аплодисментов, такой гам, что от него задрожал весь громадный зал собрания. Барбикен пытался продолжать свою речь, но это было немыслимо. Только через десять минут добился он того, что его стали слушать.
- Дайте мне закончить,- хладнокровно продолжал Барбикен.- Я смело приступил к этому вопросу, я обсудил его со всех сторон и, на основании бесспорных вычислений, могу утверждать, что снаряд, обладающий начальной скоростью в двенадцать тысяч ярдов в секунду, при точном прицеле неизбежно должен долететь до Луны. Итак, достойные сочлены, я имею честь предложить вам произвести этот небольшой опыт.
Жюль Верн. "Из пушки на Луну". 1865 год
Тогда второй из промышленников, метис, мрачный и свирепый, сказал:
— Двести снарядов! Но этого мало, чтобы взорвать проклятую луну! Мы ее только исковыряем.
— Снаряды попадут математически все в одну точку, — ответил Корвин, — каждый, войдя в сферу притяжения луны, получит направление к ее центру, даже если бы мы отправили их с различных точек земной поверхности. По моим расчетам снаряды упадут в области Океана Бурь. Один за другим, через промежутки в семь, десять минут, они будут вонзаться в глубь лунного шара. Мы будем долбить его как бы чудовищным долотом. И с каждым снарядом — взрыв пяти тонн нитронафталина. Я бы не хотел в это время там курить мою трубку.Алексей Толстой. "Союз пяти". 1925 год
 |
Советские аппараты с советскими вымпелами первыми достигли Луны, Марса и Венеры. И советская пропаганда сделала из этих событий пиар советского строя по полной программе. Да, даже просто попасть в планету аппаратом - грандиозная задача, особенно для 60-х годов, но лишь для Луны это событие важнейшее. Ни один фантаст не мечтал кидать вымпелы на планеты, с Луной же всё обстояло иначе. Фантасты задолго до изобретения радио бомбардировали Луну всяческими лунными бомбами. Начиная с безумных артиллеристов Пушечного клуба Балтиморы, которых так изящно описал Жюль Верн. Следом за фантастами последовали журналисты. В 20-х годах XX века мир буквально захлестнула волна статей, в которых утверждалось, что Годдард вот-вот пошлёт ракету на Луну. А тот всего лишь вычислял, какой должна быть ракета, чтобы забросить 1 фунт на Луну и сколько надо пороха, чтоб увидеть вспышку. А уже в 50-х Луну захотели бомбить политики. И уже атомными бомбами. Для наглядной демонстрации мощи своего государства. Дело дошло до моделей лунных атомных бомб, но по причине ненадёжности ракет проект не воплотился в жизнь. К счастью. К тому же учёные сообщили, что никакой информации они получить от лунных взрывов не смогут и даже вряд ли увидят по причине отсутствия там атмосферы. Американцы поэтому сочли бессмысленным бить об Луну аппараты, а политики СССР не смогли избежать соблазна символично застолбить Луну путём разбрасывания на ней вымпелов, которые должны разыскать будущие поколения космонавтов. С самого первого лунного запуска в СССР основной задачей была демонстрация попадания в Луну аппарата. Это удалось с 7-й попытки.
Давайте разберёмся с ядерной бомбой на Луне. До Перестройки ни малейших сообщений про желание СССР отправить ядерный заряд на Луну в СМИ не появлялось. Наоборот, обвиняли неразумность американцев, которые хотели такое учудить. Немного правды тут есть - выше я писал о проекте Cow от 1957 года. Но, во-первых, ни малейшего продолжения это предложение не имело, во-вторых, ядерный взрыв предлагалось устроить не с политическими целями, а чтобы собрать аппаратом поднявшуюся лунную пыли и привезти её на Землю для исследования.
И тем не менее - шибко засекреченный проект А119, в котором анализировались возможности и последствия ядерного взрыва на Луне, существовал. Это был финал анализа последствий взрывов ядерного устройства на больших высотах и в космосе. Высотные ядерные взрывы американцы устроили немало. Ну и Луну не могли никак оставить без внимания. О доставке на Землю взлетевших осколков уже не было разговоров. Сценарий был такой: взрыв на ночной стороне (можно увидеть вспышку), но близко к терминатору, чтобы солнце осветило взлетевшую пыль и её с Земли можно будет спектрографировать. Решили, что достаточно самой малой атомной бомбы - W-25 (1,7 кт). Но и таких ракет у США ещё не было несколько лет. Не говоря уже о надёжности и точности. Шанс на реализацию проект имел неотличимый от нуля, а в 1963 году вообще заключён был Договор о запрете испытаний. Проект был закрыт уже в январе 1959-го, о нём забыли и бумаги все уничтожили, но примерно в 2000 году обнаружили кое-что при составлении биографии Карла Сагана, который немного был к тому причастен.
Теперь - СССР. Черток:
Третий, Е-3, самый экзотический, — доставка на Луну и подрыв на ее поверхности атомной бомбы — был предложен академиком Зельдовичем.
...
Программа Е-3 была придумана исключительно для бесспорного доказательства нашего попадания в Луну. Предполагалось, что атомный взрыв при ударе о Луну будет сопровождаться такой световой вспышкой, что ее легко зафиксируют все обсерватории, которые будут иметь возможность в этот момент наблюдать Луну. Мы изготовили даже макет лунного контейнера с макетным атомным зарядом. Он, подобно морской мине, весь был утыкан штырями взрывателей, чтобы гарантировать взрыв при любой ориентации контейнера в момент удара о поверхность.
Обсуждение этого варианта велось в очень узком кругу. На одном из таких обсуждений Келдыш сказал, что у него нет желания предупреждать мировую ученую общественность о подготовке нами атомного взрыва на Луне. «Нас не поймут, — заявил он, — а если пустить ракету без предварительного объявления, то нет гарантии, что астрономы увидят вспышку». Кроме того, Келдыш просил Королева, пока мы сами все не обсудили, не докладывать этот вариант Хрущеву.
Королев колебался. Я, договорившись с Пилюгиным и Воскресенским, от имени всех «управленцев» довольно осторожно намекнул, что этот вариант может быть принят при непременном условии гарантии полной безопасности в случае аварии на активном участке. Келдыш подлил еще масла в огонь: «Пусть баллистики нарисуют все зоны за нашей территорией на случай, если двигатели второй или третьей ступени не доработают. Представляете, какой будет шум, если эта штука, даже не взорвавшись, свалится на чужую территорию».
Вскоре идея атомного взрыва на Луне была отвергнута самими атомщиками. Келдыш специально приехал к нам в ОКБ-1. Он был в отличном настроении. Зельдович, по его словам, сам отказался от своего предложения. Подсчитав длительность и яркость вспышки в безвоздушном пространстве, он усомнился в надежности ее фоторегистрации с Земли.
Так был похоронен этот проект, опасный и по существу, и по политическим последствиям.
Сомнения у меня есть.
Как я писал выше, уже 28 января 1958 года Королёв и Келдыш отправили в ЦК предложение развернуть лунную программу. Было там всего 2 пункта. И пункт 1-й - ударить ракетой об Луну. Причём атомным зарядом
1. Попадание в видимую поверхность Луны. При достижении поверхности Луны производится взрыв, который может наблюдаться с Земли. Один или несколько пусков могут быть осуществлены без взрыва, с телеметрической аппаратурой, позволяющей производить регистрацию движения ракеты к Луне и установить факт ее попадания.
Келдыш в пояснениях записал:
«При весьма напряженной работе и при условии всесторонней и постоянной помощи разработка, проектирование и постройка лунной ракеты могли бы быть закончены в ближайшие два — три года.»
Наверняка лунные работы обдумывались давно, но обрели контуры не ранее декабря 1957 года. И Королёв начал ковать железо, пока горячо. Никаких научных задач в разбивании ракеты о Луну не ставилось. Зато такой сюжет должен был понравиться политикам и военным. Ну, без помощи военных тут никак... Хрущёву с его "Кузькиной матерью" определённо должно было понравиться - это в его стиле. А вот всем вменяемым учёным такие игры не должны были понравиться совершенно. Поэтому я не верю в инициативу Зельдовича, но полностью верю, что он сделал всё, чтобы проект прикрыть. Набить ракету взрывчаткой - тоже не вариант - ракета, влетающая в Луну на скорости 2,3 км/с круче всякой взрывчатки, но всё же этого маловато. А с радиосигналом есть проблемы - поймают ли его и его прекращение зарубежные спецы и не засомневаются ли - радиопередатчик легко просто выключить. Поэтому вместо взрывчатки ввели в конструкцию "натриевую комету". На полпути к Луне в космос выбрасывался килограмм натрия, который расплывался большим ярким облаком, видимым с Земли как звезда 6-й величины. Это хороший репер - баллистики могут просчитать траекторию. Кстати, "натриевая комета" была уже отработана в космосе и никого не удивила. Есть нюанс - натрий выбрасывался не с контейнера, которые через 5 лет назовут "Луной-1", "Луной-2", а из 3-ступени РН, которая разошлась с КА на десятки километров. Но это мелочи, такие точности никого тогда не интересовали, считали "Космической Ракетой".
Пролёт в СД Луны котировался у учёных слабо. Ну, скажем, могли бы определить, есть ли у Луны магнитное поле. Или радиационные пояса. Впрочем, учёные уверенно сообщали, что ни того ни другого там нет, что и подтвердилось. Политикам же (советским особенно) такой пролёт был даже вреден. Непременно пойдёт слух "Акела промахнулся!", а советские ракеты, как известно, самые меткие в мире. А вот попадание в Луну - как бы подтверждение меткости. Вот первая ракета промахнулась, но это сумели определить заранее, поэтому о целях полёта было сообщено расплывчато. А некоторые учёные умудрились опубликовать статьи о мудрости учёных-ракетчиков, направивших ракету не в Луну, а мимо, ибо так можно получить больше информации. А вот вторая ракета летела точно в Луну, поэтому весь мир был извещён заранее и пропаганде удалась задача - сомневающихся было мало, Луна навечно осталась за СССР. А кроме того - вымпелы, окончательно застолбившие приоритет. Для них пришлось разработать устройство со взрывчаткой, якобы при этом вымпелы даже при ударе со скоростью почти 3 км/с остаются целыми.
Вот какая мне мысль пришла в голову. Давно уже достижение аппаратом иного небесного тела не котируется никак. Никаких вымпелов. Если аппарат превращается в обломки (как на Луне) или сгорает, как на Юпитере, то научной информации маловато. Но - вдруг вся наша суета с космонавтикой - затея природы заняться панспермией с помощью этих неугомонных человеков и разбросать всяких тихоходок по всем окрестным мирам? Стерилизацию первых АМС, даже лунных КА, делали, но это было довольно смешно - стопроцентной стерилизации всё равно не получалось, а ракету, которая падала рядом со стерилизованным аппаратом, вообще не могли сделать стерильной.
Со временем выяснилось, что разбивать аппарат о небесное тело - довольно интересное занятие, надо только точно прицелиться в интересное место и поизучать ту пыль, которую погибший аппарат поднимет. Именно таким образом отметились на Луне европейцы, японцы, индийцы...
Можно ли было достичь Луны раньше? Да, примерно на полгода. СССР начал активно обстреливать Луну с осени 1958 года. Мешало лишь несовершенство ракет. Слишком часто уходили "за бугор"
Советская марка
|
3. Посадка на Луну
Схема посадки |
Посадка - достижение космическим аппаратом поверхности небесного тела, при котором хотя бы часть аппаратуры уцелела, из которой самая главная - радиопередатчик (или, предположим, лазер, мазер и т.п), иначе о судьбе аппарата мы просто не узнаем. И даже если он успешно выполнит всю работу, но сообщить об этом не сможет - посадка будет считаться аварийной. Видов посадок - даже на Луну - много. Условно их можно разделить на жесткую, очень грубую, грубую, мягкую, управляемую и т.д. У каждой есть свои плюсы и минусы, но критерий один - хотя бы радиосигнал об успешной посадке КА должен отослать. Некоторые авторы даже столкновение "Луны-2" с Луной называют посадкой. Это неправильно. А уж посадку "Луны-9" хором именуют "мягкой". Это тоже неправильно. Посадка была грубой. Тормозной аппарат доводил скорость КА до нуля на высоте 270 м (ближе не позволяло несовершенство аппаратуры измерения/управления). С этой высоты аппарат падал. Правда, двигатели малой тяги работали, но они удерживали аппарат в нужном положении, не тормозили. Перед поверхностью КА отбрасывал СА (или иначе АЛС) - надутый шар с аппаратурой. Шар падал на Луну со скоростью свыше 50 км/час (до 72 км/час), успокаивался, сдувался и в нём обнаруживалось ещё одно яйцо, которое раскрывалось и начинались исследования и фотосъёмка. У СССР это получилось с 13-й попытки.
Правда, половину аварий надо записать на РН, ещё три аппарата не добрались до Луны, но две предшественницы "Луны-9" уверенно шли на посадку. И - разбились. США посадили аппарат с 4-й попытки. Но тут тоже надо прояснить. Три посадочных капсулы (большой деревянный шар, наполненный маслом, в котором плавал сейсмограф и радиопередатчик) были гораздо более примитивны, чем "Луна-9" (серия Е-6). Ни одна из трёх не ответила на вопрос - выдержит ли она удар? Все три модуля вышли из строя ещё на подлёте, поэтому две капсулы улетели с аппаратами в просторы Солнечной системы, а одна, с ним же, упала где-то на Фарсайде без всякой надежды уцелеть. Зато потом пошла серия аппаратов "Сервейер" с действительно мягкой посадкой, когда РД тормозил до самой поверхности. И первая же попытка была абсолютно удачной. Впрочем, из семи "Сервейеров" разбилось два и это хороший показатель сложности операции.
Китайцы тоже посадили аппарат с первой попытки. Причём безукоризненно выполнили три посадки. И вот индийцы и израильтяне выполнили по одной попытке и разбили оба аппарата. В апреле 2023 года попытку посадить делают японцы. Причём нельзя считать это первой попыткой. Их OMOTENASHI, запущенный раньше на месяц, сразу после старта начал кувыркаться и признан потерянным.
Первая посадка на Луну в кинематографе. Ж.Мельес. "Путешествие на Луну". 1902 год |
4. Спутник Луны
ИС любого небесного тела может принести не меньше информации, чем посадочный аппарат. И сделать ИС, как правило, менее сложно, чем СА. Но в истории с Луной посадка была исключительно приоритетной, можно сказать, политической задачей, поэтому ИС Луны сделали только после успешной посадки. И он тоже был политически активным - фотокамер не имел, зато на весь мир играл "Интернационал". Получился он со второй попытки.
Все попытки на
|
5. Взлёт с поверхности Луны
В начале XX века с Луны на Землю стреляли из пушки:
Пушку я нашел: она налажена и цела; ждет меня пятьдесят с лишним лет... И вот я пишу последние слова, перед тем как замкнуть эти бумаги в ядре, которое понесет их к Земле.
Ежи Жулавский, "На серебрянной планете", 1903 год, написана в 1901-1902 гг в Кракове
Взлёт "Луны-16" с поверхности Луны |
1. Имеется ввиду именно взлёт АВТОМАТИЧЕСКОГО аппарата
2. Не имеет значения (в данном случае) куда отправился КА после взлёта - на лунную орбиту (как "Аполлоны") или напрямую к Земле (как "Луны") или куда-то на гелиоцентрическую орбиту. Важно, что он выбрался из довольно приличной гравитационной ямы.
Два "Аполлона" стартовали раньше, но я уже писал, что предпочитаю считать ОТДЕЛЬНО пилотируемые и автоматы. Пилотируемый аппарат намного больше и часто сложнее, если учитывать СЖО и прочую защиту слабенького человеческого организма. В то же время человек в тысячу раз более многофункционален, чем любой робот сегодня. "Аполлон-11" не смог бы взлететь автоматически, даже если бы был поставлен на автомат. Там сломался тумблер, но космонавты его быстро починили, воткнув стержень от шариковой авторучки (правда, они же его и сломали)
И ещё - автомат значительно дешевле и это важно и естественно, абсолютно безопасен. Впрочем, я повторяюсь. Итак - прошло почти полвека (скоро юбилей) с этого подвига инженеров фирмы Лавочкина и никто ещё не смог повторить подобное. А советские аппараты сделали это трижды! Лишь Китай собирается повторить подобное в декабре 2020 года, да Россия обещает года через три.
Таким будет старт с Луны китайского аппарата
|
6 Научные данные из СД Луны
Как известно, первые научные измерения около Лунs (примерно в 50 км над Фарсайдом) делали герои Жюль Верна:
- А какова наружная температура? - спросил Николь у Барбикена.
- Та же, что и всегда в межпланетном пространстве,- ответил Барбикен.
- Значит, теперь как раз время произвести опыт, который мы не могли проделать при солнечном освещении,- сказал Ардан.
- Ты прав, теперь или никогда,- ответил Барбикен,- именно сейчас мы находимся в таком положений, что можем с большой точностью измерить температуру межпланетного пространства и проверить вычисления Фурье или Пуйэ.
- Во всяком случае, холод собачий,- заметил Мишель.- Смотрите, как влага осаждается на стеклах окон. Если понижение температуры будет продолжаться, нас скоро засыплет снегом от собственного нашего дыхания.
- Приготовьте термометр! - сказал Барбикен.
Понятно, что обыкновенный термометр не дал бы никаких показаний при столь исключительных обстоятельствах. Ртуть замерзла бы в трубке градусника, так как остается в жидком состоянии только до сорока двух градусов ниже нуля. Но Барбикен запасся прибором системы Уолфердина, который мог показывать чрезвычайно низкие температуры.
Прежде чем пустить в дело этот прибор, его надо было проверить при помощи обычного градусника и затем приступить к измерению наружной температуры.
- Как же это сделать? - спросил Николь.
- Нет ничего легче,- ответил Ардан, которого не смущали никакие затруднения. - Мы быстро отворим окно, выбросим наружу прибор, и он послушно полетит за нами, а через четверть часа мы его достанем...
- Чем? Рукой? - спросил Барбикен.
- Рукой,- ответил Мишель.
- Ну, мой друг, не советую тебе это делать, твоя рука на этом страшном морозе тотчас же превратится в бесформенную ледышку.
- Да что ты!
- Ты почувствуешь жестокий ожог, как от прикосновения к раскаленному добела железу,- ведь наша тело одинаково реагирует на сильный холод и на сильный жар. К тому же я не уверен в том, что выброшенные нами предметы все еще следуют за нами.
- Почему же? - спросил Николь.
- Да потому, что если мы летим в лунной атмосфере, как бы ни была она разрежена, эти предметы должны от нас постепенно отставать. Темнота мешает нам удостовериться в их присутствии; поэтому, чтобы не рисковать термометром, привяжем его,тогда его легко будет втянуть обратно в снаряд.
Совет Барбикена был принят.
Окно быстро приотворили, и Николь кинул термометр, прикрепленный на короткой веревке.
Иллюминатор приоткрыли всего на одну секунду, но этой секунды было достаточно, чтобы в снаряд хлынул жесточайший мороз.
-Тысяча чертей! - воскликнул Мишель Ардан.- На таком морозе замерзли бы даже белые медведи!
Барбикен оставил термометр снаружи на полчаса; этого было более чем достаточно, чтобы прибор показал температуру окружающего снаряд пространства. Затем термометр быстро втянули обратно в кабину.
Барбикен вычислил количество ртути, перелившееся в маленькую ампулу, припаянную к внутренней части прибора, и сказал:
- Пуйэ оказался прав в своем споре с Фурье. Сто сорок градусов Цельсия ниже нуля.
 |
Даже если бы на "Луне-1", которая сначала называлась просто "Космическая ракета" был бы всего лишь радиопередатчик, передавший сигналы из окололунного пространства, учёные смогли бы извлечь полезные научные данные. Само получение сигналов с такого расстояния было инженерным подвигом, на всей Земле имелось лишь несколько радиотелескопов необходимой мощности. Но на аппарате были и действительно научные приборы, которые установили, что у Луны нет магнитного поля и радиационных поясов.
Забавно вот что. На самой заре эпохи радио фантасты смело писали о радиопередачах с Луны, но непременно - сигнал был слаб, прерывался, разбивались радиоприёмники, короче, непрерывный поток информации писателями исключался ради сюжетности. Кейвор с Луны шлёт сообщения с радиопередатчика селенитов (1901 год!) и герои Жулавского (1902 год) уже имеют радио в ракете. Например, Жулавский, "На серебрянной планете":
За снарядом следили долго; наконец он приблизился к Луне, и его уже нельзя было увидеть даже в самые сильные телескопы. Однако связь между Землей и замкнутыми в снаряде смельчаками непрерывно поддерживалась еще некоторое время. Кроме множества других приборов, путешественники взяли с собой замечательный аппарат для беспроволочного телеграфирования, который согласно расчетам должен был действовать даже на расстоянии 384 тысяч километров, отделяющих Луну от Земли. Но расчеты в данном случае подвели; последняя депеша была принята астрономическими станциями с расстояния 260 тысяч километров. То ли из-за недостаточной силы тока, создающего волны, то ли из-за ошибок в конструкции прибора, но телеграфирование на более дальнее расстояние оказалось невозможным. Однако последняя депеша звучала весьма многообещающе: "Все идет хорошо, нет поводов для опасений".
Через шесть недель согласно плану отправилась вторая экспедиция. На этот раз в снаряде находились лишь двое; зато они взяли с собой гораздо больше припасов продовольствия и необходимого снаряжения. Телеграфный аппарат у них был много мощнее, чем у их предшественников, и не приходилось сомневаться, что он сможет передавать сообщения с Луны. Но с Луны известия так и не поступило. Последнюю телеграмму путешественники выслали, приближаясь к цели, перед самым падением на лунную поверхность. Сообщение было отнюдь не из благоприятных. Снаряд по необъяснимой причине несколько отклонился от курса и вследствие этого должен был упасть на Луну не вертикально, а наклонно, под довольно острым углом. Поскольку он не был рассчитан на такое падение, путешественники опасались, что могут разбиться и погибнуть. Видимо, их опасения оправдались, так как больше депеш не поступало.
А потом был открыт слой Хэвисайда (1902 год). Эпплтон и Барнет в декабре 1924 г. получили прямое подтверждение того факта, что существует отражающая область на высоте примерно 90 км над Землей. Эта отражающая область получила название "слой Хевисайда-Кеннелли".
У Циолковского ("Вне Земли" 1918 год) герои пользуются световой морзянкой.
И не только фантасты поставили крест на радио! Годдард привёл в волнение околонаучный мир, опубликовав статью с вычислениями, сколько надо пороха, чтобы вспышку с Земли заметили на Луне и сколько надо топлива, чтобы доставить фунт пороха на Луну. К счастью, радиофаны навалились на проблему и уже в 1925-1927 году доказали, что мощные короткие волны, встречающиеся со слоем Хэвисайда перпендикулярно, пронзают его неплохо.
И радио в фантастику вернулось.
В принципе ни радио, ни научные приборы не являются обязательными для космических аппаратов. Но до сих пор ВСЕ лунные КА были оснащены и тем и другим. Правда, не все "в добром здравии" долетали до Луны. Поэтому список передавших хоть какие-то полезные данные, короче. К тому же - времена меняются, просто радиосвязь уже не котируется за достижение, к тому же начинается эра квантовой связи, а там и какая-нибудь гравитационная подоспеет.
Монета в 20 рублей, Приднестровье, 2019 г.
|
7 Фото Фарсайда Луны
Жюль Верн практически не давал выйти своим фантазиям за пределы достигнутого наукой с небольшим упреждением на будущее. Он не знал, как вернуть героев с Луны (и никто не знал). Поэтому по Луне снаряд промахнулся и точно с законами баллистики вернулся к Земле. Про обратную сторону существовали лишь гипотезы, хотя Жюль Верн устами своего героя сообщил мнение, что обратная сторона, вероятно, похожа на видимую, (потому что при либрациях примерно седьмую часть видно и она такая же), но не решился углубляться в чистые фантазии и невидимая сторона Луны - вот незадача! - не освещена Солнцем. И ведь не придерёшься - собирались же приземляться на видимую, освещённую сторону Луны!
Понятно, что все это могло вывести из равновесия самого терпеливого наблюдателя" Наиболее интересное, таинственное, невидимое полушарие было сейчас так же недоступно для их глаза, как и с Земли! Полушарие, которое всего пятнадцать суток тому назад, или пятнадцатью сутками позднее, было или будет с избытком освещено солнечными лучами, теперь терялось в непроглядном мраке. А что станет со снарядом через пятнадцать суток? Куда увлекут его неведомые силы притяжения? Кто мог это сказать!
Астрономы полагают, что невидимое полушарие Луны по своему устройству совершенно сходно с видимым. Действительно, вследствие небольших либраций Луны, о которых рассказал Барбикен, открывается около седьмой части невидимого полушария и на этих участках наблюдаются такие же горы и равнины, цирки и кратеры, что и на карте видимого полушария. Значит, можно с достоверностью предположить, что и там - та же природа, тот же мир, бесплодный и мертвый. Но что, если атмосфера существует именно на той стороне? Что, если воздух и вода породили жизнь на этих материках? Что, если там еще существует растительность? Что, если благодаря всем этим условиям там живет и человек? Сколько интересных вопросов можно было бы разрешить, если бы хоть одним глазком взглянуть на невидимое полушарие!
 |
Взглянуть на обратную сторону Луны (Фарсайд) было величайшей мечтой если уж не всего человечества, то уж всех астрономов - определённо. Джон Гершель в последние минуты жизни сказал о своём Главном желании - взглянуть на обратную сторону нашего спутника.
Законы природы, поворачивающие спутники планет к планете одной стороной известные шутники - земные астрономы могут наблюдать абсолютно всё во Вселенной, за исключением почти половины самого ближайшего небесного тела. Впору налаживать связь с марсианами - они видят нашу Луну со всех сторон. Правда, у них точно такая же ситуация со своими спутниками - мы их можем видеть полностью, а они - наполовину. Жаль, что марсиан нет - какой бартер знаниями можно было б организовать!
Вввиду уникальности Луны пришлось делать выбор между приоритетами двух аппаратов - "Рейнджер-7" сделал снимки с разрешением примерно в тысячу раз ЛУЧШЕ земных телескопов, а "Луна-3" - в тысячу раз ХУЖЕ, чем ЛЮБОЙ земной телескоп, даже времён Галилея. И тем не менее инженерный подвиг "Луны-3" не оспаривается (эти фото и сделаны раньше и первое фото из космоса небесного тела (кроме Земли, конечно).
Для 1959 года задача была супер. АМС пришлось выполнить минимум 3 ГЛОБАЛЬНЫЕ приоритетные задачи: впервые использована реактивная система ориентации КА, впервые выполнен гравиманевр, впервые фотографии проявлены в космосе и переданы на Землю телепередачей. Фото, правда, не охватило всего Фарсайда, было не очень качественным, там удалось лишь разглядеть пятна лунных морей и материков и крупнейшие гряды гор. Однако дело принципа - первым Фарсайд сфотографировал советский аппарат! Тем более, что очень качественные снимки, полученные спустя 6 лет, сделал тоже советский КА, "Зонд-3". Уже в XXI веке Луну начали массово интенсивно фотографировать аппараты новых космических держав, создавая всё более подробные карты. С Фарсайдом уже не церемонились - никто не фиксировал дату начала фотосъёмки именно Фарсайда. Только начало съёмки. Так что большой точности в датах у меня нет.
Фотографирование Фарсайда удалось с первой же попытки (правда, два последующих старта были неудачны). В США получили фотографии Фарсайда лишь через 6 лет.
Конечно, с позиций нынешнего дня снимки были отвратительные. Просто они были ЛУЧШИМИ и были как техническим достижением, так и вполне немало информации дало учёным (например, сразу начали обсуждать вопрос - почему на Фарсайде и Эртсайде разное число морей?). Интересно сравнить достижение фото- и космотехники. Меж двумя фото - ровно полвека.
|
8 Ровер на Луне
Цветное стереоскопическое изображение в окнах-телеэкранах создавало такую иллюзию, что Евгений полностью ощущал себя на Луне. Он не устоял от соблазна и протянул обнаженную руку — он был в тенниске с короткими рукавами. Огромная железная рука манипулятора послушно повторила его движение и дотронулась до ближней скалы. Евгений ощутил пальцами ее твердость...
В этом прикосновении было торжество человеческой мысли, торжество земной техники, торжество неуемной дерзновенности человеческого знания.
Глаза у Евгения стали влажными. Он принялся насыпать железными руками большую груду камней на месте первого спуска земного космического корабля.
«Искатель-II» лежал на боку. Он оперся сначала о камни лапами танкетки, которые постепенно согнулись и плавно положили корабль так, чтобы танкетка могла из него выползти.
Евгений нажал рычаги, и танкетка, припадая на задние траки гусениц, рывком выскочила из космической кабины. Она стала резвиться на лунных камнях, как выпущенный на волю звереныш. Могучие железные лапы разбрасывали камни. Гусеницы взбирались на скалу. Лапы, хватаясь за выступы, помогали им.
Торжество Евгения было полным. Он на Луне, он может взять «руками» любой камень, сфотографировать любой пейзаж, установить любой прибор, провести любое исследование! Он на Луне, на Луне, на Луне! И не нужна ему ничья помощь! Ничья! Он утвердит на Луне победу того направления в изучении Космоса, которому посвятил жизнь! Зачем было летать «Искателю-I» и «Колумбу»? Чтобы в Космосе разыгрывались драмы?
На протяжении первого же километра пути Евгений сделал столько открытий, что и малая их доля принесла бы исследователю мировую славу.
Магнитное поле Луны! Его, безусловно, нет на лунной поверхности! Объяснение только одно: Луна не обладает, как Земля, тяжелым центральным ядром!
Евгений обнаружил радиоактивность лунной коры, заметную радиоактивность, которая менялась, а не была общим фоном планеты. Сколько задач для исследователя! И этим исследователем вполне может быть лунная дальнеуправляемая лаборатория в танкетке.
Александр Казанцев. "Лунная дорога". 1960 г
|
Мечта отправить на Луну самодвижущий аппарат появилась у учёных, как только появились первые зардыши телемеханики. Действительно, очень удобно - сидеть в комфорте на Земле и управлять лунным вездеходом, который всё видит, быстро едет и хватает манипуляторами всё интересное. На деле оказалось не столь просто. "Луноходом" управляла бригада аж из семи человек, предельная контрастность изображения и несовершенство телеаппаратуры позволяли ехать короткими рывками. В двухнедельную лунную ночь аппарат вообще консервировался до рассвета. Тем не менее были проложены первые лунные колеи протяжённостью в километры. Причём "Луноход" опередил американский ровер, управляемый космонавтами. Он опередил даже колёсную тележку MET, которую катал адмирал Шепард на Луне, так что первый след колеса (символа технической цивилизации!) на Луне - советский!
У американцев тоже были серьёзные планы на лунные автовездеходы, но все деньги ушли на пилотируемую программу, в ходе которой три автомобиля LRV ездили по Луне. Но сами они не могли ничего, управлялись только космонавтами. Китай менее года назад доставил на Луну свой ровер и теперь планов у разных стран и даже частников на подобные аппараты немало. Легко предвидеть и шоу с управлением такими аппаратами за деньги любым желающим и гонки по Луне и уж исследования - непременно. В ближайшие десятилетия следует ожидать нашествие луноходов. Процесс уже пошёл.
"Азимов Дж. R3" немецкой фирмы Part Time Scientists. Обещают посадить два таких в 2021 году и доехать до места посадки "Аполлон-17"
|
9 Перелёты над поверхностью Луны
Пока аппараты, перелетающие из одного района Луны в другой - только у фантастов. Хотя первая ласточка уже прилетела (перелетела) - «Сервейер-6» 17.11.1967 прыгнул вверх и в сторону на 2,4 м, что, без сомнения, приоритет, но на 100 баллов рейтинга не тянет. Да и смысл этого был не в перемещении, просто эксперимент - хотелось взглянуть на место посадки.
Условимся так - перелетающим автоматом с рейтингом 100 будем считать аппарат, улетевший за линию горизонта. На Луне горизонт в идеальном случае всего в 2-3 км. Но надо ещё учесть высоту обзора (пусть будет 1,7 м) и высоту КА. Так что подождём лет 10, пока планы на такие аппараты появятся.
|
10 Доставка грунта с Луны на Землю
такой вот возвращаемый аппарат с лунным грунтом |
Доставка грунта автоматом была для 1970 года сверхзадачей, куда более трудной, чем последовавший вскоре "Луноход". И "Луна-16", которую стали впоследствии называть луночерпалкой, примитивным черпаком не была. Буровая, которая могла пробурить на 1 метр и затем смотать бур в колечко, чтоб не нарушить порядок слоёв породы, а затем запустить возвращаемый аппарат, который без единой коррекции попадал точно в Землю, мало того, точно в СССР и даже точно в район приземления всех советских СА близ Джезказгана - это было просто фантастикой. Ни одна страна пока не смогла выполнить за прошедшие 50 года такого. У США есть, конечно, веские оправдания - грунта с Луны они привезли в тысячу раз больше, но вот когда программа "Аполлон" стала историей и возникла потребность проверить некоторые районы на предмет льда, который, ой, как нужен для создания лунной базы, в эти места пришлось кидать отработавшие аппараты и результаты получились сомнительные. Однако и СССР доставка грунта с Луны далась тяжело. Получилось с 6-й попытки, всего было 11 стартов, из них лишь 3 были успешными.
В декабре 2020-го китайцы обещают стать вторыми в такой операции. Их "Чаньэ-5" ещё год назад был готов привезти грунт, но отказала РН и старт отложили.
Лунный грунт от "Луны-16":
Вот только зачем было объяснять, что грунт в трубке позволяет прояснить стратиграфию слоёв, если потом всё ссыпали в кучу?
|
11 Посадка на Фарсайде
Посадка на Фарсайде намного сложнее, чем на видимой стороне Луны. Даже сейчас, когда космические автоматы стали настоящими роботами с собственными "мозгами", посадочный автомат может успешно отработать программу и совершить посадку и на Фарсайде, но ему нужен ретранслятор для сообщения об этом на Землю. А то получится, как с викингами - плавали в Америку за 500 лет до Колумба, но мир об этом не узнал и вся слава досталась знаменитому генуэзцу. Не открыли они новый мир, а лишь побывали там, это интересно, но не более.
Китайцы готовились тщательно, но с размахом и без ошибок. В точку Лагранжа L2 Земля - Луна был выведен спутник-ретранслятор «Цюэцяо», затем отправился в путь «Чанъэ-4». Вылетев 7 декабря 2018 года, после многих коррекций, орбит и траекторий он приземлился точно в цель только 3 января 2019 года. Отправлен в путь ровер, взаимное фотографирование и связь в реальном времени с невидимой стороной - целый букет новинок. К слову сказать, ни у СССР, ни у США планов на такую посадку (кроме бумажных расчётов) не было, да и сейчас нет.
|
12 Первые фото с подлёта
Планы падения на Луну с непрерывной фото- или телесъёмкой существовали задолго до космической эры. Но реальностью стали после шести подряд неудачных запусков аппаратов серии "Рейнджер", первые два (серия Block I) должны быть тестевыми на высокоэллиптической орбите (с апогеем более 1 млн. км), а 3 (серия Block II) должны были сбросить на Луну капсулу с радиопередатчиком и сейсмометром. Телекамеры там тоже были. Сбросить не удалось, сфотографировать - тоже, поэтому капсулу убрали, аппарат модифицировали (серия Block III), установив целый блок мощных телекамер. Получилось со 2-й попытки - "Рейнджер-6", судя по телеметрии, работал нормально, принял приказ фотографировать... и ни одного снимка не было получено. Два последующих "Рейнджера" фотографировали поверхность Луны с высоким разрешением, причём на полтора года раньше, чем советская "Луна-9". Довольно часто пишут (даже иностранцы, например, Сиддики), что лишь "Луна-9" установила, что на Луне нет толстенного слоя пыли. Однако уже первые два "удачные" "Рейнджера" прислали такие фото, где видно, что петенциальные места посадок "Аполлонов" ровные и пыли там мало. Последний "Рейнджер" (9-й) был отправлен в кратер Альфонс, где астроном Козырев углядел вулканическую деятельность. Ничего подобного "Рейнджер" не обнаружил (и до сих пор никто не обнаружил), но на фото видны камни размером ок.30 см.
Снимки были неплохие. Однако Техническая задача у ракетчиков СССР была на порядок сложнее. И никто, кроме американцев, фотосъёмкой при падении не занимался. Но последнее время при посадке работают телекамеры. Однако это другая история.
Эти изображения были получены камерами P-канала за 0,39 и 0,19 с до удара с высоты 1070 и 519 метров соответственно. Снимки обрезаны, потому что космический аппарат столкнулся с поверхностью до завершения передачи. Верхнее изображение было снято камерой P3, а нижнее изображение - P1.
|
13 Первый гравиманевр у Луны
Луна - приличное небесное тело и её гравитационная яма вполне подходит для изменения траектории. А так как она и самое близкое к нам небесное тело, то мало удивительного, что первый в мире гравиманевр (G-маневр) состоялся в сфере действия Луны. Разумеется, Луна сильно искривила траекторию и "Луны-1" и "Пионера-4", но то была нештатная траектория. А вот "Луна-3" облетела Луну, сфотографировала Фарсайд с границы сферы действия и круто повернула к Земле. Причина была проста и уникальна, вряд ли она когда-либо повторится. КА должен был подлететь поближе к Земле, чтобы передать по телеканалу фото Фарсайда. Ибо связь была очень слабой и ненадёжной. Маневр вполне себя оправдал - фото были переданы по медленному каналу, а потом и по быстрому. Но прогресс радиотехники уже через год-два позволил передавать телеизображения непосредственно с Луны. Что касается США, то там такая проблема не существовала - на "Пионерах", запускавшихся ещё в 1958 году, стояла телеустановка с возможностью передать фото из района Луны.
Но довольно часто межпланетные аппараты меняют траекторию за счёт гравиманевров. В том числе и у Луны. Перспективна задача вывода ИСЗ на геостационар за счёт облёта Луны.
Облёт Луны - тоже частный случай гравиманевра. И, собственно, "Луна-3" и выполнила облёт, если "облёт" не трактовать так, что КА должен при это войти в атмосферу Земли.
Лично я пока не пытался размежевать "пролёт" и "облёт", есть много разных траекторий.
И ещё - хотя официально первый американский (и второй в истории) гравиманевр у Луны выполнил ISEE-3 в 1983 году, не забудем и "Эксплорер-33" из 1966 года. Он не смог выйти на орбиту ИС Луны, был перенаправлен изучать магнитосферу в залунную область, но 4 раза входил в СД Луны, сближаясь до 30 тыс км, что не могло не повлиять на его орбиту. И я даже не знаю - было ли это просчитано или получилось случайно, но миссия была признана успешной.
|
14 Фото с поверхности Луны
Фото с поверхности Луны были получены через несколько часов после первой же посадки "Луны-9" (посадка в 21 час 45 мин. 30 сек. по московскому времени). Но...
Сигналы станции были приняты на Земле не только в Центре дальней космической связи под Евпаторией, но и в английской деревушке Джодрелл-Бэнк, где расположилась радиообсерватория Манчестерского университета. Английские астрономы, сделав их обработку и получив изображение лунной поверхности, не стали передавать его в печать, дожидаясь, когда первыми эти сенсационные данные опубликуют русские. Но на следующее утро советские газеты почему-то вышли без фотографий с Луны. Недоумевающие англичане послали телеграмму в Москву, в Академию наук. Ответа не последовало, поэтому, посчитав себя свободными от дальнейшего соблюдения корректности, британские исследователи передали снимок в газеты…
Но англичане не знали параметров телеканала и применили обычный телевизионный формат. В результате все изображение получилось сжатым с боков и растянутым в высоту - лунная поверхность предстала в виде торчащих вверх узких заостренных камней.
Так нехорошо получилось.
А всё дело в том, что добиться в СССР разрешения на опубликование было сложнее, чем совершить сей научно-технический подвиг. Лунные снимки были получены самым ранним утром, их ещё можно было отправить в газеты, но их возили из инстанции в инстанцию, собирая разрешающие подписи. Окончательное слово должен был сказать то ли Брежнев, то ли Устинов, но будить из-за подобного пустяка Руководителей не решились и газеты не напечатали снимки с Луны. Поэтому первый «портрет» Луны предстал перед человечеством настоящим монстром. И это было ещё не самым большим преступлением советского бюрократизма...
В США тоже приняли сигналы, правильно расшифровали и положили фотоснимки перед президентом, причём утверждается, что качество было гораздо лучше чем в СССР и Англии, но публиковать их не стали. А нечего рассекречивать свои способности перехвата и декодирования.
|
15 мягкая посадка на Луну
Лично у меня не поднимается рука, чтобы написать, что первая посадка на Луну была "мягкой". Скорость падения "Луны-9" в разных источниках называют от 50 до 72 км/час. Даже при наличии амортизаторов это не очень мягко. Так что первую мягкую посадку совершил американский "Сервейер-1", который тормозил движками почти до самой поверхности и выключил их лишь в 4,3 м от грунта, да и то только для того, чтобы не слишком напылить.
С другой стороны, я пока не могу разграничить мягкую и жёсткую посадку. Вероятно, тут дело не в цифрах, а в схеме посадки. Вот когда аппарат валится без торможения и ориентации с большой высоты в амортизационном коконе - это жёсткая посадка, вполне примитивная (на "Рейнджерах" тоже такая), а когда на опоры, как правило, с амортизаторами, строгая ориентация, торможение до самого грунта - то мягкая. Повторюсь, что "Сервейеры" выключали двигатель на высоте 4,3 метра не потому, что опасались погрешности высотомера или топлива не хватало, а чтобы соблюсти девственность грунта в месте посадки, не поднять совершенно ненужную пыль.
Посадка на опоры, конечно, сложнее, но значительно современнее.
У США такая посадка получилась с первого раза, из 7 миссий неудачными были 2. Лишь через 4 года СССР смог посадить "Луну-16", причём по значительно сложной траектории, бОльшей массы и гораздо сложнее в инженерном исполнении. При этом удалось лишь с 7-го раза - 5 миссий погубили аварии РН, а "Луна-15" разбилась при посадке. Китайцы выполнили 2 посадки, обе удачно, а вот индийский аппарат и израильский разбились. Так что и спустя полвека при невиданном взлёте технологий посадка на Луну непростое дело.
|
16 фото с орбиты ИС Луны
Один из снимков "Лунар-орбитер-1" 18 августа 1966 года |
Многокадровая фотосъёмка с орбиты для изучения НТ важна не меньше, чем фото с поверхности. Другое дело, что из-за одного фотосеанса на поверхность нет смысла садиться, грунт можно ещё и "пощупать", что не так просто с орбиты. Американцы создали дешёвый и простенький "Лунар-орбитер". И все 5 аппаратов отработали прекрасно (ну, разве что 1 часть фото не передал). Однако, получилось только с четвёртого раза - ещё в 1958 году первые 3 "Пионера" снабжались телеаппаратурой, чтобы произвести съёмку с орбиты ИСЛ и тогда ничего не вышло. Хотя... Та аппаратура вряд ли показала бы детали Луны, лучше чем в детский бинокль. Так что всё справедливо - снимки с орбиты получились безусловно ценные. Интересно и то, что американцы применили тот же метод, что и СССР - плёнка проявлялась и сушилась прямо в аппарате, затем тонкий луч сканировал плёнку, передавая данные на Землю. Как быстро всё устарело!
В этот раз у СССР получился форменный прокол - запустить орбитального фоторазведчика Луны раньше американцев не удалось. Всего на две недели опоздали! Но и с "Луной-11", которая должна была опередить хотя бы в качестве съёмки, произошёл казус - один из двигателей системы ориентации работал нештатно, обе фотокамеры отсняли всю плёнку, проявили и отослали, но на всех кадрах была абсолютная тьма космоса. Луна в кадр не попала. Лишь через 2 месяца "Луна-12" выполнила сеанс фотографирования. В XXI веке орбитеров-фотографов у Луны было немало. Американские, китайские, индийские, японские, европейские...
|
17 Сведение с орбиты ИСЛ
Чтобы аппарат не мешался на орбите вокруг Луны, его "роняют" на поверхность иногда просто, а последнее время точно в цель, чтобы по взлетевшей пыли определить состав грунта. Впрочем, это сложнее и пройдёт отдельным пунктом. Особенно примечательны сведЕния с орбиты взлётных ступеней лунного модуля кораблей "Аполлон". Они должны были своей гибелью вызвать сотрясения Луны и установленные там сейсмометры должны были уловить сейсмические волны и узнать многое о недрах Луны. Однако первый случай произошёл 29 октября в 12 час 25 мин. - "Лунар-орбитер-1" свели с орбиты, чтобы он своими сигналами не мешал работе "Лунар-орбитеру-2". Также сюда можно отнести и аппараты, идущие на посадку. Операции практически одинаковы - трёхосная ориентция - тормозной импульс. Только если сводимые после этого уходят в историю, то посадочные ступени приступают к операции "посадка".
Значительно реже аппарат сводят с орбиты ИС "на вылет из СД Луны". Это более сложная операция и уместно рассмотреть её отдельно.
|
18 качественная фотосъёмка Фарсайда
"Луна-3", безусловно, инженерный и баллистический шедевр в одном флаконе - первое фото иного мира с космического аппарата вообще, притом самой недоступной области во Вселенной при наблюдении с Земли и т.д. Даже если бы на снимке не было видно ничего, кроме доказательства, что Луна круглая - уже и это было бы инженерным достижением высшей пробы. Собственно, многие причастные и не надеялись увидеть что-то большее. Даже первый снимок Фарсайда это потвердил, Черток:
На бумаге строчка за строчкой появляется серое изображение. Круг, на котором различить подробности можно при достаточно большом воображении.
Королёв не выдержал и ворвался к нам в тесную комнатку.
— Ну что там у вас?
— У нас получилось, что Луна круглая, — сказал я.
Богуславский вытянул из аппарата записанное на бумаге изображение, показал Королёву и спокойно разорвал. СП даже не возмутился.
— Зачем же так сразу, Евгений Яковлевич? Ведь это первый, понимаешь, первый!
— Плохо, много всякой грязи. Сейчас мы уберём помехи, и следующие кадры пойдут нормально.
Постепенно на бумаге появлялись один за другим всё более четкие кадры.
И всё же качество и разрешение (по современным понятиям) было очень низкими. Даже город, в 10 раз больше Москвы, различить было бы невозможно. Предстояло улучшить картинку. Кроме того, Фарсайд был сфотографирован лишь на 70%. СССР уже через полгода отправил к Луне по похожей траектории сразу 2 аппарата с улучшенной аппаратурой, но оба Фарсайд не сфотографировали - одна РН отказала, а другая разгонялась хорошо, но в неё просто не долили топливо.
Затем обе страны занялись главными приоритетами - посадкой на Луну, ИС Луны и фотографированием с поверхности и орбиты. Фотографирование Фарсайда было второстепенной задачей, дополнительной к фотографированию с орбиты. В 1965 году оба "гонщика" шли "ноздря в ноздрю" и в самом начале 1966 года все 4 задачи были решены обеими державами. СССР на несколько месяцев опередил американцев и в посадке на Луну и в создании ИС Луны, первый получил фотографии поверхности с лендора и лишь пару месяцев (а мог бы и всего 2 недели) уступил в деле фотографирования с орбиты ИС Луны. Несомненно, после орбитеров-фотографов посылать пролётный аппарат по траектории "Луны-3" не было особого смысла. Но так уж сложились обстоятельства - СССР послал четвёртый пролётный аппарат для качественной фотосъёмки Фарсайда и выполнил задачу почти на год раньше американских орбитеров. Только после этого учёные смогли сравнить две половинки Луны, обнаружить различия и строить свои теории.
"Зонд-3", приславший на Землю первые КАЧЕСТВЕННЫЕ снимки Фарсайда, не был предназначен для такой задачи. Он должен был снимать Марс, но не успели его сделать к марсианскому стартовому окну и решили потренироваться на Луне. Получилось. Выяснилось, кстати, что ретушёры ошибались - кое-что недоглядели, кое-что пририсовали - хребет Советский исчез с современных карт, оказавшись частью гигантского кратероподобного образования. Фарсайд оказался куда более гористым и кратерировым, морей мало. Вообще-то, если бы качество было лучше даже в разы, то не стоило бы это считать приоритетом, но оно было лучше порядка на 2-3, никаких городов, лесов, инопланетных баз там не оказалось.
Насчёт прочих аппаратов надо разбираться - пока скопом будем считать их а) выполнявшими съёмку Фарсайда и б) сделавшими это хорошо. На рейтинг это не влияет.
|
19 Сближение на орбите ИС Луны
Взлётный модуль "Чаньэ-5" сближается с орбитером
|
Игорь Лисов:
Старт с Луны был произведен 3 декабря в 23:10:21.078 пекинского времени, и через шесть минут с небольшим, в 23:17:27.853, взлетный аппарат вышел на окололунную орбиту высотой 15x180 км. Орбитальный аппарат в этот момент находился практически в противоположной точке орбиты высотой примерно 196x207 км.
Как и раньше, китайские СМИ не сообщали подробностей орбитального маневрирования. Западные радиолюбители фиксировали орбитальный аппарат на орбите со средней высотой 203 км, а взлетный в ходе маневров фазирования поднимался, уменьшая угловую скорость сближения. После второго маневра, выполненного 4 декабря примерно в 16:04, его средняя высота была близка к 180 км, и он отставал от цели примерно на 14 минут. После третьего маневра (по плану 5 декабря в 03:46) высота достигла 191 км, а отставание сократилось до трех минут. Судя по данным радиомониторинга, 5 декабря около 20:30 взлетный аппарат сократил отставание до нуля и даже вышел немного вперед. В итоге он оказался на орбите высотой примерно 210x214 км на расстоянии в несколько десятков километров от орбитального комплекса.
6 декабря в 02:14 началась фаза сближения и захвата, за которую отвечал орбитальный аппарат, оснащенный необходимыми средствами автономного наведения. Массы двух участников процесса оценивались в 2300 и 400 кг соответственно. Контрольные точки на участке сближения находились на отметках 50 км, 5 км, 1 км и 100 м, причем на сближение от 5 км и до касания отводился весь последний виток. Специалисты в Пекинском центре управления полетом отслеживали подход и последующие операции по кадрам бортовых видеокамер.
Баллистическая увертюра закончилась, началась инженерная операция (см. Стыковку)
|
20 Стыковка на орбите ИС Луны
6 декабря 2020 года 05:42, на две минуты позже плана, на высоте 210 км был выполнен захват взлетного аппарата "Чаньэ-5" за три радиальных штыря стыковочного устройства. Это была первая в мире автоматическая стыковка на окололунной орбите.
|
21 Облёт Луны
Под облётом Луны лично я понимаю вывод аппарата на ТСВ* (траекторию свободного возвращения). При этом аппарат без всякого включения двигателя облетает Луну и возвращается на Землю. Разумеется, коррекции траектории неизбежны - надо пролететь на нужном расстоянии от Луны и попасть в нужный коридор в атмосфере Земли. Но в остальном - чистая баллистика. Первые "Аполлоны" летели именно по этой траектории. Но все они, за исключением неудачливого "Аполлона-13", тормозились и переходили на орбиту ИС Луны. Однако раньше них облетели Луну советские "Зонды".
* Есть и иные трактовки, которые я игнорирую.
Лунная программа СССР была послабее американской, началась позже, отставала изначально и со временем разрыв всё возрастал. Даже Королёв не мог уже опередить американцев в создании космического комплекса, доставляющего космонавтов на Луну. А когда он умер, никаких надежд на "русские первые на Луне" не осталось. Однако была задача, посильная СССР - облететь пилотируемым кораблём Луну первыми. Нужная ракета уже имелась, корабль можно было модифицировать для такой задачи. На орбиту ИС Луны" (с последующем возвращением) даже путём стыковки (она будет освоена года через три) выйти было нельзя, но побывать у Луны первыми - можно! Я абсолютно уверен, что будь Королёв жив, он смог бы в очередной раз стать победителем. Но без него ничего не вышло. Задача была чисто приоритетной, политической. Научные результаты от такой миссии были скромные, да и инженерно-баллистические невелики. Удалась задача лишь частично. СССР смог совершить облёт беспилотным кораблём.
Но даже эта задача далась тяжело - три корабля погибли при авариях РН, один корабль не взлетел вообще - лопнул бак окислителя, были проведены масштабные работы с целью спасти хотя бы старт (авария РН в полёте обошлась бы дешевле). Наконец, "Зонд-4", запущенный к "условной Луне" (с похожим апогеем и облётом точки на лунной орбите) вошёл в атмосферу над районом, где не было советских судов, а поэтому был взорван. И лишь после этого "Зонд-5" 21.09.1968 вернулся на Землю после облёта Луны. Но и он приземлился не на территории СССР и его вылавливали из Индийского океана под объективами иностранных кинокамер.
Американцы никогда не интересовались облётом, изначально взявшись за более сложную задачу, а вот китайцы в ходе испытаний доставки грунта с Луны выполнили похожий облёт аппаратом "Чанъэ-5Т1", впрочем, облёт сделал не весь аппарат, а лишь возвращаемая капсула. 31 октября 2014 года Китай стал вторым государством, вернувшим аппарат после облёта Луны.
|
22 Ровер на Фарсайде
Некогда Высоцкий пел:
Но вскорости мы на Луну полетим,-
И что нам с Америкой драться:
Левую - нам, правую - им,
А остальное - китайцам.
Прогноз оправдывается - китайцы лихо взялись за Луну и всего в шести безупречно-успешных миссиях выполнили почти все задачи, на которые у СССР и США ушли чуть ли не по полсотни миссий и лет 20. А на Фарсайде Китай вообще стал пионером. И как положено первооткрывателю, собрал приоритеты полной горстью. После управляемой мягкой посадки с телесъёмкой, на поверхность Луны сошёл ровер. Тоже с телекамерой, приборами и дистанционным управлением.
|
23 С орбиты ИС Луны - на гелиоцентрическую орбиту
Отправлять аппараты к Луне, чтобы они там покрутились на орбите ИС, а потом отправлялись дальше, страшно невыгодно - на торможение и разгон надо примерно столько же топлива, сколько масса самого аппарата. Но были два случая, когда задача у Луны бывала выполнена, а на аппарате оставалось ещё много топлива, достаточно для посещения ещё одного объекта Солнечной системы. Первый КА - это АМС "Клементина", созданная и запущенная американскими военными. Это был тестовый аппарат, где проверялось разное новое оборудование (15 технологий), в основном для СОИ, которую яростно ругали в бывшем (уже) СССР. И топлива там было на всякий случай с избытком. Отработав по Луне, в начале мая 1994 года он была направлен к астероиду Географ. Тут случилась незадача - компьютер сбойнул, аппарат закрутился, израсходовав всё топливо, но вылетел из СД Луны. Операторы уже ничего не могли поделать, но помогла Луна. Когда КА (случайно) проходил мимо неё, Луна вышвырнула его на геоцентрическую орбиту, куда он и стремился. К астероиду аппарат не попал, да и вообще узнали о таком казусе опять же случайно - антенна оказалась направлена на Землю. Произошло это 20 июля 1994 года.
Второй случай произошёл 8 июня 2011 года. Китайский аппарат "Чанъэ-2", выполнив все задачи у Луны, сберёг столько топлива, что его свели с орбиты ИС Луны, он долго крутился у лагранжа L2 Солнце - Земля, выжидая момент, затем отправился к астероиду Тутатис.
|
24 Фото Земли с лунной орбиты
надо же, какое совпадение - первый раз Земля с орбиты ИС Луны была сфотографирована 23 августа 1966 года - ровно 54 года назад (пишу 23.08.2020). Попала в кадр она совершенно случайно, но тем не менее...
Фото сделал американский аппарат "Лунар-Орбитер-1".
|
25 Первый аппарат на Фарсайде
техники готовят к полёту "Рейнджер-4". Капсула из пробкового дерева разрисована "короной" совсем не для красоты, а для поддержания теплового баланса |
Первым аппаратом, достигшим Фарсайда, был "Рейнджер-4". После выхода на траекторию у него отказало всё бортовое оборудование, кроме маленького радиопередатчика, но РН сработала так точно, что он и без коррекции траектории промахнулся в Луну всего лишь на её радиус и при этом неизбежно упал, ибо инерции вырваться из гравитации Луны не хватало. И упал он на Фарсайде, последний аккорд несчастливой миссии оказался счастливым - он прибыл туда нештатно, но первым. Причём точка падения была рассчитана очень точно. Ещё 2 "Лунар-орбитера" при сведении с орбиты упали на Фарсайде, а ещё с десятком аппаратов связь прервалась навсегда, но лунные орбиты неустойчивы и эти аппараты тоже упали. Куда - неизвестно. История, возможно определит.
|
26 КА на орбите Луны, не исследующий, а использующий Луну
«Эксплорер-49» не изучал Луну вовсе. Он её использовал как щит. Производя радиоастрономические исследования, КА укрывался за шаром Луны от земного радиошума. Затем появились аппараты, использующие точную ориентацию и выведенные ещё дальше от Земли и такая надобность исчезла. Но это был первый случай использования Луны.
|
27 посадка с орбиты ИС Луны
Посадка первых автоматов на Луну проходила по прямой траектории. Аппарат при подлёте к Луне тормозился и садился. Точность, даже при наличии коррекции была не ахти какая. Но хуже то, что аппарат мог сесть только в ограниченном районе вдоль экватора. Вариант, когда КА выходит на орбиту ИСЛ, а затем садится в заданное место, гораздо интереснее. При наличии полярной орбиты можно сесть абсолютно в любом месте, в том числе и в любом месте Фарсайда. Первой такой вариант использовала "Луна-15". Но она разбилась при посадке. Официальная версия - врезалась в неучтённую гору. Однако, что за гора - не сообщалось. В оказанном месте - нет горы! И очень долго она колесила по орбите - дольше, чем последующие АМС. Даже миф возник - как американцы попросили не работать временно с АМС, чтобы не навредить исторической миссии - "Аполлон-11" садился на Луну. А успешной стала "Луна-16". И с тех пор это самая штатная схема посадки. На Луну успешно сели 5 советских автоматов серии Е-8. "Луна-15" разбилась. "Луна-18" - "была повреждена", а вот "Луна-23" по офиц. версии лишь "повредила грунтозаборное устройство". Подробности мне неизвестны, но правдивость советских офиц. источников известна хорошо. Не исключено, что КА разлетелся в пыль и при этом, естественно, грунтозаборное устройство было повреждено тоже, так что прямой лжи как бы и нет. Но до получения подробностей будем считать и эту АЛС успешно севшей. На рейтинг это не повлияет.
|
28 отделение субспутника
 +  |
Субспутники стали отделять американцы в начале 70-х на кораблях "Аполлон". Процесс этот был полностью автоматизирован, но всё же проходил под контролем космонавтов. А вот японцы отделили свой миниспутник от другого КА на орбите Луны. А "Кагуя" выпустила сразу два субспутника, но я посчитал за один. Ибо речь о количестве миссий, запускавших субспутники.
|
29 сведение с орбиты ИСЛ в цель
Для строительства лунной базы необходима местная вода. Желательно дармовая, в виде ископаемого льда. И был составлен список кратеров, никогда не освещаемых Солнцем. Посадочный аппарат туда посадить сложно и дорого, поэтому стали бомбардировать подозрительные места специальными, а также и отработавшими срок аппаратами.
28.07.1999 это впервые сделал «Лунар-Проспектор». Результаты были неясными, хотя и обнадёживающими. Заодно состоялись и первые "космические похороны". Прах Ю.Шумейкера достиг Луны.
|
30 Пенетраторы
| - Дело в том, Флетчер, что мы пытаемся раздвинуть границы наших возможностей постепенно, терпеливо. Мы еще не подошли к полетам сквозь скалы, по программе нам предстоит заняться этим немного позже.
Ричард Бах. Чайка Джонатан Ливингстон. 1970 год
 |
Это специальные приборы (с радиопередатчиком, естественно), которые падают на грунт с максимально возможной скоростью, заглубляются и передают информацию "из-под земли". Пенетраторам и космических скоростей мало. Они вполне могут разгоняться своим РД. Пенетраторы на Луну давно обещали сбросить японцы. И не смогли создать надёжного образца. На Марс пенетраторы были сброшены, но их гибель осталась незаметной на фоне гибели всей миссии.
Самый известный проект для Луны - японский LUNAR-A - проект был в конечном итоге отменен в январе 2007 года. Было запланировано что он будет запущен на японской ракете M-5 с космодрома Кагосима. Планировалось, что он выйдет на эллиптическую орбиту вокруг Луны и выпустит два пенетратора с высоты 40 км в обе стороны Луны. Пенитраторы должны были тормозиться небольшой ракетой на высоте 25 км с последующим свободным падением на поверхность. Они были спроектированы так, чтобы выдерживать скорость столкновения 330 метров в секунду, чтобы глубоко проникнуть в лунный реголит.
После того, как пенетраторы были сброшены, LUNAR-A планировал выполнить маневр на высоту 200 км над поверхностью Луны.
Проект отменён.
Однако почти одновременно с отменой проекта Японией, появился британский проект «MoonLITE». Орбитер должен был сбросить уже 4 пенетратора, создав сеть датчиков на большой площади. Проект просуществовал пару лет и очень тихо тоже исчез из планов примерно в 2010 году. |
31 Первый полёт к Луне
Able-1 стартует к Луне 17 августа 1958 года |
Неудачных полётов было много. К Луне - особенно много. Ракетным инженерам они приносили важную информацию, всем прочим - только огорчения. Но самый первый полёт надо отметить, несмотря на неудачу. 17.08.1958 12:18 стартовала РН «Тор-Эйбл I» с первым лунным аппаратом. На высоте 16 км ракета взорвалась. Поскольку тогда неудачным миссиям названий не присваивалось, он остался в истории под названиями «Лунный зонд ВВС США» (Air Force Lunar Probe), а также «Пионер-0».
Как так, чёрт возьми, получилось, что СССР отдал приоритет первого пуска американцам? Всего лишь потому, что неудачный запуск (пусть и первый) не только не котировался в тот год, не был приоритетом, а как бы наоборот, мог оставить пятно на репутации ракетостроителей.
Казалось бы, СССР сильно опережал США по мощным РН и РД. Так-то оно так, но двигатели Р-7 включались на старте, сразу все. Р-7 в принципе не была ни "многоступенчатой", как её называла советская печать, ни даже двухступенчатой - это была одноступенчатая ракета с огромными, гипертрофированными ускорителями. Запустить 1,5 тонны на орбиту могла, запустить аппарат к Луне - нет. Нужна была 2-я ступень (которая исторически называется третьей). Отделение, работа в вакууме и невесомости - сложные проблемы. И американцы их решили раньше. Специализированный отдел по разработке КА в ОКБ-1 был создан ещё 8 марта 1957 года (руководитель - Тихонравов). К лету 1957 был выполнен технический план по 3-й ступени. Чтобы не связываться с невесомостью, вызывавшей кавитацию топлива в баках, её решили включать до отключения 2-й ступени. Далее будем именовать эту и др. подобные РН в соответствии с исторической традицией - ТРЁХСТУПЕНЧАТОЙ (хотя это не так). Вот если на рисунке/фото верхняя ракета отделена от нижней изрядной металлической фермой - значит она включается на активном участке. Двигатели разрабатывались у Глушко, в ОКБ-456. Он обещал тягу на 10 т и топливо - гептил. Королёв был против гептила, Глушко стоял на своём, но дело даже не в этой войне конструкторов, погубивших впоследствии немало чего. Королёв интуитивно понял, что Глушко не успеет раньше американцев. И был прав - Глушко не успел. А в авиационном ОКБ-154 Косберга в Воронеже совершенно для своих нужд делали керосиновый РД с турбонасосом, возможностью повторного запуска и адаптированный, естественно, под самолёт. Тягой 5 тонн, что вполне хватало для лунного зонда. Королёв уговорил Косберга сделать РД на его "лунной ступени". Не имевший опыта в ракетах Косберг колебался, но уступил напору Королёва. Не имевший конкурентов Глушко был в ярости. Так начался разлад между двумя великими конструкторами. И всё же и Косберг не успел. Он довёл свой РД до стадии лётных испытаний лишь в августе 1958 года, когда американцы вывозили первую ракету на старт. Глушко в это время ещё боролся с проблемами. Он так и не сделал тот РД, прекратив его разработку (за ненадобностью) в 1959-м. А Королёв сделал, что мог. 30 января 1958 года начались ЛКИ Р-7 2-го этапа. 6 пусков. Первый удачный, когда ГЧ дошла до цели - 29 марта 1958 года. На последнем, 6-м пуске, на Р-7 стоял макет третьей ступени, укомплектованной авионикой и телеметрией, но без двигателя, и она была запущена к Луне* 10 июля 1958 года. Разумеется, до Луны она долететь не могла, поэтому этот пуск не считается. Тем более РН не улетела далеко. Спустя несколько секунд полета разрушился разрывной болт главного кислородного клапана первой камеры блока Д (она же 3-я ступень). Блок Д сгорел на старте, ракета ушла в полёт без него и упала в 66 км от старта.
*Так пишет Маров в своей книге, есть и иные свидетельства. Странно в ходе ЛКИ запускать к Луне.
Сотню раз американские газеты писали, что СССР вот-вот запустит (и даже запустил) ракету к Луне. Это были всего лишь догадки вперемежку со слухами с малыми изюминками достоверной информации, но догадки были правильными. Королёв не хотел "отдавать Луну" американцам. Узнав из сообщений в прессе, что американцы попытаются совершить запуск на Луну 17 августа, Королев приложил колоссальные усилия к подготовке ракеты к той же дате. В ходе предстартовой подготовки выявилось множество недостатков, но Сергей Павлович знал, что его траектория полета на Луну будет короче американской, поэтому он выжидал перед запуском, желая узнать, будет ли успешным запуск во Флориде. Когда американская ракета взорвалась, Королев отменил старт, чтобы тщательнее подготовиться и провести дополнительные испытания.
Кроме прочего, по плану, утверждённому правительством, старт к Луне планировался в сентябре, а не в августе и Королёв, надо думать, с облегчением воспринял отказ посылать ракету на почти верную гибель. В следующее стартовое окно, в сентябре, американцы не были готовы пускать лунную ракету и 23 сентября 1958 года в 09:03.23 РН «Восток» (8К72 № B1-3) попыталась попасть в Луну аппаратом Е-1 №1 ("Луна"). На 90-й секунде пакет ступеней рассыпался. Понять причину этого (большая вибрация из-за неучтённых пульсаций в РД) сразу не смогли, а гонка уже началась, поэтому в следующее баллистическое окно 11.10.1958 попытку повторили. Точно с таким же результатом. Вероятно, Королёв опять "держал палец на кнопке", дожидаясь известия с Канаверала. И тоже бы отказался от пуска, если бы американская ракета потерпела аварию. Ведь команда Келдыша только-только разобралась с проблемой, устранить её не успели, РН, по сути, была обречена на похожий сценарий, оставалось надеяться на "авось". В этот раз не повезло. Американская ракета стартовала успешно, о том, что она недобрала скорость и не достигнет Луны, узнали лишь через полсуток, поэтому на Байконуре скомандовали "Пуск!". И вибрации вновь уничтожили ракету.
В 1958 году русские пускали ракету в Луну 3 раза, а американцы к Луне 4 раза. И все они были неудачны. А вот у ESA, Японии, Китая, Индии, Израиля* всё получилось с первой попытки. Правда, только через 30-40-50 лет.
*Я имею ввиду достижение СД Луны, а не возможные неудачи при посадке.
А сам Первый аппарат, отправленный к Луне, хотя и неудачно, был таким:
|
32. Первый космический корабль в СД Луны
Зонд-5 у Луны |
Напоминаю, чем беспилотный КК (космический корабль) отличается от автоматического и, естественно, также беспилотного аппарата. Возможностью сохранять жизнь космонавту - от старта до возвращения в родную стихию. Наличие системы спуска из космоса на Землю - обязательно. Наличие СЖО - почти непременно, хотя можно ограничиться скафандром для короткого полёта, герметизация кабины - почти обязательна. Ну и немало необязательных, но приятных мелочей - от наличия еды и до туалета.
В конце 60-х битва за космос между двумя сверхдержавами приблизилась к финишу. Была она лишь одним их фронтов Холодной войны, самым бескровным и вообще-то славным предприятием, зашвырнувшим космонавтику на полсотни лет в будущее. Последней победой СССР в гонке явился облёт Луны настоящим, но беспилотным кораблём. США вообще отказались от отработки "Аполлона" в беспилотном варианте у Луны и встали на рискованный, но, как оказалось, победный путь полётов исключительно в пилотируемом варианте. Советская программа отставала безнадёжно. Была лишь одна возможность - облететь Луну на лунной модификации "Союза", используя РН "Протон". Возможности взять столько топлива, чтобы выйти на орбиту ИС Луны, а потом сойти с неё - не было. Но даже столь скромная задача отставала от полномасштабного "Аполлона", готового выполнить первый полёт уже в начале 1967 года. Но случилась трагедия - незадолго до старта, в январе 1967 года при тренировке погиб первый экипаж корабля. Полтора года отсрочки для полномасштабной переделки систем корабля дала шанс СССР выйти вперёд. Но уже через 2 месяца погиб Комаров на первом корабле "Союз-1". И тоже полтора года на переделку корабля. Но американцы бросили все силы на создание "Аполлона", не заморачиваясь такими пустяками, как высокоапогейные полёты или простой облёт Луны, а у СССР были ещё две, вполне самостоятельные программы - Л1 (облёт Луны) и Л3 (высадка на Луну). Впрочем, тогда "Союз рассматривался лишь как тренировочный корабль для лунных программ. Уже в 1967 году состоялись первые пуски кораблей, которые в открытой печати назывались "Зондами", у ракетчиков Л1, а у ракетостроителей 11Ф91. Два простейших КК (на уровне хороших макетов) были запущены в марте и апреле 1967 года для отработки РН "Протон". Не всё получилось гладко, ракету (и корабль) доделывали полгода, после чего в сентябре и ноябре 1967 года были запущены штатные корабли для облёта Луны. Оба раза "Протоны" потерпели аварию. Дело осложнялось ещё и тем, что стартовое окно открывалось раз в месяц, но для того, чтобы корабль при возвращении сел на территории СССР, баллистика предоставляла возможнось лишь 5-6 раз в год. Гонка требовала прибавить скорости и очередной корабль был запущен в марте 1968 года уже не к Луне, а вокруг точки на лунной орбите. Успех был лишь частичный - РН сработала как надо, корабль облетел условную точку, но управляемый спуск не получился и КК пошёл на посадку в Гвинейском заливе. И был взорван системой АПО, потому что советских морских кораблей там не было, а выдавать секреты (даже показывать аппарат) чужим было запрещено.
Уже в апреле стартовал очередной Л1 для облёта Луны. И в этот раз отказала РН. Четвёртая попытка (и пятый корабль) должна была начаться 21 июля. Но за неделю до старта на разгонном блоке лопнул топливный бак, погибли люди, ракета и корабль почти не пострадали, но превратились в "заминированное сооружение", последствия аварии устранялись долго, корабль был списан.
14 сентября 1968 года стартовал "Зонд-5", который успешно облетел Луну, но у него тоже произошёл отказ системы управления спуска и он по баллистической траектории упал в Индийский океан в 105 км от ближайшего поискового корабля. Первыми прибыли (кажется) новозеландские самолёты и ещё какие-то иностранцы, которые сфотографировали бочку, облетевшую Луну, а уже потом его взяли на борт судна "Боровичи". А что, если бы там были космонавты? Да ничего хорошего. Операторы на связи вообще не верили в успех возвращения - отказал и астродатчик и гиростабилизирующая платформа. Отклонение от коридора входа (всего 13 км) на 1 градус в "минус" выбросило бы корабль из атмосферы и он улетел бы далеко и надолго. Ошибка в 1 градус в плюс привела бы к перегрузкам в 30-40 g, не совместимых с жизнью. Но даже и это баллистическое приключение привело к тому, что перегрузки достигли 16-20 g, а тепловой щит разогрелся до 13 000°С. Вероятно, космонавты могли бы и выжить, хотя важно не количество g, а время действия. Говорят, дышать совершенно невозможно.
Могли бы американцы опередить? Вполне. Ещё в 1966 году один экипаж "Джемини" пробыл на орбите неделю, а второй - две недели, вполне достаточный срок. А проект облёта Луны (и даже высадки на неё) на корабле "Джемини" поднимался неоднократно аж с 1961 года. С возможностью тестирования на беспилотных кораблях. Со сроком 1965-1966-1967 год. Но команда фон Брауна отбивала атаки конкурентов.
Такая простая схема полёта...
|
33. Жёсткая посадка на Луну
И тут что-то мелькнуло в лучах Солнца и сверкнуло перед нами, и в ту же минуту почва под ногами дрогнула, как стена, в которую ударило орудийное ядро. Вскрикнув от удивления и испуга, мы бросились к окну. Какое-то металлически поблескивающее тело, отскочив от лунной поверхности, описало гигантскую дугу в пустоте, и вновь ударилось о грунт, и вновь отскочило — второй, третий, четвертый раз, чудовищными скачками уносясь на северо-запад.
Не понимая, что это такое, мы застыли в изумлении, и вдруг Педро крикнул:
— Это братья Ремонье!
Внезапно мы поняли все! Ведь прошло ровно шесть земных недель с того часа, как мы упали на поверхность Луны, — это тот срок, после которого вслед за нами должна была отправиться вторая экспедиция.
Ежи Жулавский. На серебряной планете. 1902 год
|
Иногда "жёсткой посадкой" называют столкновение с Луной "Луны-2". На скорости 2,3 км/с от неё могли остаться только вымпелы, разбрасываемые ударом взрывчатки, да и то навряд ли. Какая же это посадка? Если не тормозить в сфере действия Луны, то скорость падения не может быть меньше 2,3 км/сек, только больше. Но в принципе возможна посадка и на таких скоростях. Никто пока на неё не решился и даже не планировал. Разве что фантасты постарались. Вот, например, трилогия Ежи Жулавского. Там на Луну летят в жюль-верновских ядрах, но с очень хорошими пружинами. Мало этого - выдвигается некая рама за секунду до столкновения (почему нельзя было заранее?) и взрываются мины под днищем (почти РД!). Да и то люди частично гибнут и калечатся. Или вот ещё были проекты (почти инженерные!) когда корабль тормозится, пробивая скалы кратерного кольца.
Вопрос отнюдь не праздный - если есть пенетраторы, то должны быть и аппараты, выдерживающие падение без всяких РД и даже амортизаторов. Пусть даже не на скорости удара 2,3 км/с (при старта с Земли), а просто будет сброс с низкой орбиты. Ведь на топливо + двигатель и системы тратится не менее половины массы аппарата! Космонавтами Луну бомбардировать не надо, но аппараты становятся всё крепче и падение на Луну из космоса становится всё более реальным. Вопрос ближайших десятка лет.
|
34. Многократные гравипролёты в СД Луны
Не всегда удаётся сформировать новую орбиту при одном пролёте Луны. Тогда начинают "лепить" траекторию частыми пролётами. ISEE-3 не был вообще предназначен к межпланетным рейсам. Несколько лет он успешно изучал Солнце из точки либрации L1 Солнце-Земля. Он первым вышел в точку либрации, это считалось сложной операцией, поэтому в небольшой аппарат залили аж 89 кг топлива (430 м/с), которое удалось сэкономить. А потом случился казус - НАСА так урезали бюджет, что ему пришлось отказаться от исследования кометы Галлея. К комете улетела целая флотилия аппаратов - советские, японские, европейский, а американский CRAFT остался на Земле. Тогда НАСА сняло ISEE-3 с поста и отправило к комете Джакобини - Цаннера. Для того, чтобы это стало возможно, аппарат начал метаться меж Луной и Землёй, выходя в нужную плоскость с нужной скоростью в нужное время. И это ему удалось. 24.04.1983 он совершил 2-й пролёт. Всего совершено 5 пролётов. В 1990-1991 гг. "Хитен" совершил 10 пролётов совершенно с иной целью - выйти на нужную орбиту ИСЛ. Wind в 1994-1995 совершил 12 пролётов и опять же с другой целью - он добирался до точки L2 Солнце - Земля. Asisat 3 в 1998 совершил 2 пролёта и опять с новой целью - уйти с нештатной орбиты на ГСО. «Нодзоми» в 1998 г дважды совершила пролёты, доразгоняясь к Марсу. Итого - 5 мультигравипролётов и каждый раз с новой целью!
А вот просто в многократных пролётах эти аппараты не были первыми. Ещё в 1966 году "Эксплорер-33" не раз залетал в СД Луны. Но ГРАВИпролётами это было назвать трудно, да и сам приоритет сомнительный, ибо это была нештатка (см. ниже)
|
35. перелёт к Луне на ЭРДУ
ЭРДУ уже отмечен в разделе об аппаратах на гелиоцентрических орбитах. Это вообще-то двигатели больших пространств, с перелётами в годы. Но первый аппарат к другому небесному телу на ЭРДУ тоже надо отметить. Есть у аппаратов с ЭРДУ большие минусы - очень маленькое ускорение, большое время перелёта. Путь, по которому первые аппараты за полвека до этого летели за полтора суток, первый аппарат с ЭРДУ преодолевал почти 14 месяцев. Тем не менее добрался. Главное в этом полёте было не в скорости - в фантастически низком расходе топлива.
Ещё нужно отметить, что, хотя сам революционный двигатель изготовлен французской фирмой, он практически идентичен СПД-100, давно иготовляемом на экспорт в подмоскоском Калининграде, в ОКБ "Факел".
|
36. Использование низкоэнергетической трансферной орбиты
Ещё один медленный способ достижения Луны.
Красивая история. Во всем известной JPL работал математик-баллистик Эдвард Белбрано. Работал он несколько лет, рассчитывая хитроумные маневры межпланетных аппаратов - "Галилео" и проч. И рассчитал т.н. низкоэнергетические трансферные орбиты (Low energy transfer), на порядок более выгодные в энергетике, чем, казалось бы, оптимальные и проверенные гоманновские. Правда, время перелёта они удлиняли на два порядка. Начальство от этой находки не пришло в восторг. Эдварду объяснили, что американская космонавтика нуждается в больших и мощных ракетах, короче, в 1990 году он из JPL уволился. И тут японцы запустили свой первый лунный аппарат. "Хитен" был предназначен не столько для науки, сколько для престижа и проверки интересного метода - выведенный на очень высокоапогейную орбиту (~1,35 млн км в апогее), он должен был понижать её торможением в атмосфере Земли, "ныряя" ниже границы космоса - в 120-километровый перигей. Снизив апогей до орбиты Луны, он должен был там отделить субспутник "Хогоромо", который вышел бы на орбиту ИСЛ. И всё у японцев получилось, за исключением финала - "Хогоромо" отделился, но радиопередатчик на нём отказался работать наотрез. Воистину большой конфуз для страны, славящийся надёжностью радиотехники! И тогда у японцев возникла идея вывести на орбиту ИСЛ сам "Хитен". Для этого нужно было всего 1 км/с ХС. Но у "Хитена" оставалось всего 0,1 км/с. И японцы нашли только что уволившегося Белбрано. Он смог рассчитать красивейшую траекторию - аж дух захватывает! - аппарат отправился в годовой полёт через точки L4 и L5 Земля-Луна с использованием в апогее притяжения Солнца, с 4 пролётами Луны и в конце этой эпопеи Луна захватила его! Заодно была доказана возможность захвата Марсом Фобоса и Деймоса.
|
37 Полярная орбита ИС Луны
Полярная орбита - замечательная вещь: вся поверхность планеты как на ладони, ничто не может укрыться. Но по определению (Вики) это наклон 90 град. Легко написать! нет аппаратов с наклоном точно 90 град! Нужен какой-то диапазон. По определению должны просматриваться полюса. Причём оба. Но при увеличении высоты полёта до очень больших пределов даже с околоэкаториальных орбит полюса будут видны. Только толку от этого мало. Поэтому - вплоть до конкретных возражений считаем для Земли полярной такую орбиту, с которой видны оба полюса с границы космоса (122 км). Для Земли это 78°,876. Если для безатмосферных планет уменьшать/увеличивать высоту границы полёта пропорционально отношению радиусов Земли и данного небесного тела, то наклон не изменится. Для Луны с высоты 31 492 м (вполне приличная высота) при наклоне 78°,876 должны быть видны полюса. "Лунар-орбитер-4", первый из серии, в задачу которого не входило фотографирование планируемых мест посадок "Аполлонов", вышел именно на полярную орбиту он начал распространять картографирование на Фарсайд. Случилось это 8 мая в 15:08, наклон орбиты 85,5°. За ним последовал "Лунар-орбитер-5" и все остальные картографы Луны.
|
38. Перевод ИСЗ на геосинхронную орбиту облётом Луны
25.12.1997 РН «Протон-К» с РБ ДМЗ должен был отправить связной ИСЗ на переходную к ГСО орбиту. Сил доставить ИСЗ весом в 3,5 тонны сразу на ГСО у "Протона" даже с РБ не было, он должен был обеспечить высоту 9650x36000 км, наклонение 13.15° и период обращения 13 ч 47 мин 45 сек. А до ГСО спутник должен был добраться сам. Однако ДУ РБ при втором включении проработала 1 секунду вместо 130 и КА оказался на орбите 203x36008 км, 51.37°, 10 часов 36 мин. Орбита оказалась настолько нештатной, что страховые компании согласились с потерями, объявив КА полностью непригодным для использования в первоначальных целях, и выплатили компании Asia Satellite Telecommunications Co. Ltd. страховку. Сам аппарат перестал быть собственностью компании Asiasat. А вот создатели ИСЗ (фирма Hughes, точнее, её подразделение Hughes Global Services Inc.) решили рискнуть, договорились со страховыми компаниями и занялись спасением ИСЗ. Единственно возможным вариантом перевода КА на ГСО стал вариант подъема апогея орбиты КА, облет Луны, разворот плоскости орбиты с помощью гравитационного поля Луны, возвращение к Земле и перевод на ГСО. ИСЗ получил новое название HGS-1 и отправился к Луне. Спасением занимались специалисты компании Hughes Space and Communications Co., разработавшие аппарат, с помощью софта, разработанного компанией Analytical Graphics Inc. 12.04.1998 г в 04:16 было проведено первое включение ДУ КА, после которого апогей орбиты был поднят до ~63460 км. 14.04 второе включение ДУ около 18:15 обеспечило подъем апогея до ~74120 км. Период обращения при этом увеличился до 25 часов 12 мин. 16.04 в 20:40 третьим включением ДУ аппарат был переведен на орбиту с периодом обращения 31 час 22 мин и апогеем ~87800 км (перигей был поднят сразу после аварии до 400 км и оставался неизменным). 18.04 включение в 03:50 увеличило период до ~41 час 30 мин и высоту апогея до ~108500 км. Далее было проведено еще три включения ДУ - 23, 26 и 30 апреля. Последнее обеспечило переход КА на орбиту с периодом ~7.8 суток и высотой высотой ~410x320000 км. Приращение скорости в перигее по сравнению с первоначальной орбитой аварийного выведения составило порядка 760 м/с. 7 мая около 9:00 на борт аппарата была передана программа на проведение очередного, 12-го, маневра. Двигательная установка была включена в районе перигея около 00:42 8 мая. ДУ проработала около двух минут, после чего аппарат отправился в 9-дневное путешествие вокруг Луны. Управление аппаратом осуществлялось с помощью наземной станции управления в Филлморе, шт.Калифорния. Эта станция принадлежит компании PanAmSat Corp., основным владельцем которой является Hughes Electronics Corp. Встреча с Луной состоялась 13 мая. Ее началом можно считать 18:52, когда аппарат зашел за Луну и оказался в радиотени, продолжавшейся до 19:20. В 19:55 аппарат прошел на минимальном расстоянии от поверхности - 6248 км. Гравитационное поле Луны развернуло плоскость орбиты движения КА, и на обратном пути к Земле он уже двигался по орбите с наклонением 18.2°, а высота перигея возросла с 400 до ~36000 км. Рассчитывали, что 17 мая будет выдан тормозной импульс, который понизит апогей, и в течение недели-двух аппарат будет переведен на околостационарную орбиту. Однако уже в ходе полета стало ясно, что один пролет Луны не обеспечит требуемой конечной орбиты и был запланирован еще один подобный пролет. Вероятно в целях перестраховки прессе о 2-м пролёте не сообщалось. 17 мая в 03:00 во время прохождения перигея КА провел небольшой маневр, после которого перешел на 15-суточную орбиту ожидания. 2 июня в 02:40 ДУ аппарата были включены вновь и обеспечили переход КА на траекторию второго сближения и пролета Луны. Апогей орбиты второй встречи с Луной имел высоту около 488000 км. 6 июня в 16:30 UTC HGS-1 прошел на минимальном расстоянии от лунной поверхности - порядка 34300 км. На этот раз Луна уменьшила наклонение плоскости орбиты аппарата еще на 8°. Наклонение орбиты HGS-1 составило 10.2°, а после тормозного импульса 14 июня - 8.85°. 14 июня в 16:15 ДУ была включена на 46 минут (здесь, видимо, и был произведен доворот плоскости), а в 17:50 - ещё на 2 минуты. В результате HGS-1 перешел на орбиту высотой 35900x82300 км и периодом обращения 46.3 ч. В последующие дни было проведено еще два маневра, обеспечивших переход аппарата на околостационарную орбиту - 16 июня в 14:29 (длительность работы ДУ - 28 мин, орбита после маневра 35870x45000 км, 8.75°, 28 ч) и 17 июня в 18:29 (орбита после маневра 35634x35865 км, 8.72°, 1434.3 мин). ИСЗ начал выписывать восьмёрки в небе - привести наклон орбиты к нулю было невозможно. Такая орбита создает определенные неудобства в эксплуатации КА, поскольку для приема/передачи сигнала необходимо иметь антенну, отслеживающую положение КА на небе. Мне неизвестно, были ли желающие использовать ИСЗ и удалось ли окупить страховку в 200 млн долларов, но эта баллистическая операция, несомненно, войдёт в историю. Топлива было израсходовано много, но управленцы пообещали, что ещё на 10-15 лет хватит.
|
39. Живые существа, облетевшие Луну
Хорошая картинка, но черепахи, конечно, были зафиксированы. Иначе они бы как хороший булыжник размочалили бы корабль |
Сильно перекошена история этого приоритета и вся в белых пятнах неизвестности. Отсюда и мнения разнообразные - от восторга "патриотов" что - "вот наши, советские черепахи надрали американцам задницу" до вполне скептического мнения, что в последний момент решили, что неплохо бы без хлопот запустить чего-то живое, которое не требует еды и питья, поймали прям на пусковой площадке пару черепашек, сунули из в мешок как бы ради прикола... В самом деле - почему черепахи, почему не отряд собак-космонавтов? Кормить-поить трудно? Ничуть не бывало - за 2 года до этого Уголёк и Ветерок 22 суток летали в похожем корабле и остались живыми, а тут дел всего на неделю...
Не стоит недооценивать советских медиков, биологов и т.п. Для разведки радиационного воздействия на организм собаки не годились. Во-первых, существа, увы, подлежали препарированию со смертельным исходом, во-вторых, пища и питьё сильно искажают результаты. Надо было отправлять тех, кто не ест и не пьёт долго. Сгодились бы крокодил или удав, но черепахи были под рукой и вполне компактны. Был создан отряд черепах-космонавтов. По неподтверждённой информации на каждом "Зонде" серии Л-1 были черепахи и прочая мелочь. Три корабля погибли из-за аварий РН, один не улетел, потерпев аварию ещё до старта, "Зонд-4" был взорван над Гвинейским заливом. "Зонд-5" оказался более счастливым, во всяком случае, его "пассажиры" уцелели, испытав 20g при нештатном спуске.
Экипаж составляли: две степные черепахи (Testudo horsfieldi или черепаха Хорсфилда), каждая массой от 0,34 до 0,40 кг, сотни яиц дрозофилы; высушенные на воздухе клетки пшеницы, ячменя, гороха, моркови и томатов; цветущее растение Tradescantia paludosa, три различных штамма хлореллы и культура лизогенных бактерий. Черепахи имели возраст 6–7 лет и вес 340–400 граммов. На Земле было ещё 6 контрольных черепах (вероятно, их тоже препарировали). Две черепахи-космонавта были помещены в космический корабль 2 сентября, за 12 дней до запуска. С этого момента их (и двоих из контрольной группы) лишили еды, чтобы гарантировать, что единственный эффект на них был из-за космического полета.
Черепахи пережили полёт и вернулись в Москву только 7 октября. Результаты вскрытия, проведенного 11 октября после «39-дневного голодания», показали, что «основные структурные изменения черепах были вызваны голоданием, а не полётом. Черепахи потеряли значительную часть массы и обнаружили ряд нарушений обмена веществ. Личинки мух не произвели ожидаемого количества взрослых особей, а их потомство было отмечено огромным ростом мутаций.
Через месяц стартовал "Зонд-6", надо думать, там было не меньше живности. Но корабль разгерметизировался ещё в полёте, вся живность погибла, кроме растений, потому что плотность воздуха на уровне марсианской атмосферы всё же сохранилась. Затем спускаемый аппарат рухнул с высоты более 5 км, наконец, сапёры, достав из обломков бронированные кассеты с плёнкой, подорвали 10-килограммовый заряд ТНТ радиоуправляемой системы уничтожения. Вроде бы и после этого какие-то растения уцелели. И почему таких героев не поместили в музей - удивляюсь.
Затем погиб ещё один корабль из-за аварии РН с неизвестным экипажем, а единственным кораблём, штатно облетевшим Луну, был "Зонд-7" (с приземлением в СССР). К тому времени контрольный отряд черепах достиг 30 особей, из них в полёт ушли 4 самца. Про население "Зонда-8", приземлившегося в Индийском океане, я ничего не знаю.
На китайских аппаратах "Чаньэ-4" и "Чанъэ-5Т" тоже были биологические объекты в виде растений и бактерий. Но, конечно, по сравнению с американскими астронавтами это довольно мелко.
Черепахи надеются, что 40-дневный пост заканчивается. К сожалению, они правы | 
Черепахи жили тут |
Эта ракета, якобы, облетела Луну и вернулась на Землю с живыми существами. Фильм "Космический рейс", СССР, 1936 год. Меня больше поразил почти современный автопогрузчик... |
40. Перевод ИСЗ на ГСО облётом Луны
Единственный случай - "Asiasat-3", но он не мог выйти на стационар, только на геосинхронную орбиту. Да и сам полёт - нештатка. А речь о штатных запусках.
Возможность использования гравитационного маневра при облете Луны для выведения КА на геостационарную орбиту с низкой круговой была впервые исследована в 1967 г. в диссертации В.В.Ивашкина, сотрудника Института прикладной математики Академии наук. В 1971 г. основные результаты этой работы были опубликованы в журнале Академии наук СССР «Космические исследования» (том IX, вып.2). В работе, в частности, показано, что, по сравнению с оптимальными двух- и трехимпульсными переходами с низкой круговой на геостационарную орбиту, облет Луны дает выигрыш только в случаях, когда наклонение начальной орбиты превышает 30°. Для начальной орбиты с наклонением около 50° уменьшение потребной энергетики составляет 190-310 м/с в зависимости от значения текущих параметров орбиты Луны (которые достаточно сильно меняются во времени). Масса ИСЗ при этом может быть на 20% больше. В СССР/России существовали проекты выведения КА на ГСО с промежуточным облетом Луны. Последний из них - выведение КА «Ямал» разработки НПО «Энергия» на РН «Молния-М». Однако реализованы они не были. Дело ещё и в том, проблемы терморегуляции и электроснабжения возле Луны предъявляют более жёсткие требования к ИСЗ, а на ГСО эти "дополнения" становятся лишними. Тем не менее этот интересный вариант непременно будет задействован в будущем.
|
41. Коррекция орбиты ИС Луны
Коррекция орбиты вдали от небесных тел выполняется по астродатчикам с захватом какой-нибудь яркой звезды вроде Канопуса или Веги. КА стабилизируется по трём осям и только тогда включает двигатель коррекции. Но рядом с Луной (да и любым крупным небесным телом) есть другие, более простые методы прицеливания, например, гравитационная ориентация или захват оптическим датчиком горизонта. Особенность ещё и в том, что коррекция орбиты вблизи поверхности не прощает ошибок - на межпланетной трассе ошибку можно исправить, вблизи же поверхности с вероятностью в 50% это окончится гибелью аппарата. Первую коррекцию на орбите Луны выполнил "Лунар-Орбитер-1" 21 августа 1966 года - начальные параметры: высота периселения - 203 км, апоселения - 1 847 км, наклонение - 12,14°, период обращения - 3 час. 37 мин. 35 сек. Конечные: высота периселения 58 км, апоселения 1 847 км и наклонение 12,32°.
В дальнейшем почти все ИС Луны выполняли коррекции.
|
42. Фотографии с ровера на Луне
фото после съезда на поверхность Луны
Часть первой панорамы, переданная с «Лунохода-1» камерой №3. Ещё до съезда на поверхность. Хорошо видны изображения флага СССР |
Вообще-то роверу для движения вовсе не надо присылать фотографии на Землю. Есть лидары, радары, датчики препятствий. Например, шагающий "Марсоходик" ПРоП-М на Марсе двигаться мог (хотя и на кабеле), но фотокамеры не имел. Ехать можно, можно чего-то измерять во славу науки, даже фотографировать окружающий мир проблем нет. Хуже со связью. Надо либо иметь свою мощную систему связи, либо использовать ретранслятор. А это уже сложная инженерная задача. Зато каковы перспективы по сравнению с неподвижным лендером! Какое качество (вплоть до микроскопного) можно получить по сравнению с искуственным спутником, которому видно всё, но не так, чтобы очень хорошо, да и ракурс неважный. Ровер с системой визуализацией - вот предел мечтаний простого зрителя, которых большинство. Визуализация... Как это безобразное слово проникло в русский язык? Его надо срочно заменить чем-то приятным для слуха и речи! Между тем оно точно отражает процесс - перевод в нужный нам оптический диапазон крайне обширные возможности космического пространства. Этот самый визур может разглядеть такое, чего человеческий глаз увидеть не в состоянии при большом желании - в ИК, УФ, радиодиодиапазоне, прочих мыслимых и немыслимых диапазонах и параметрах. И, разглядев, перевести в приятную для глаза картинку... Впрочем, я отвлёкся, на первом ровере (на Луне да и вообще в известной нами Вселенной) стояли простые телефотокамеры. Причём стояли они слишком низко, кратеры были видны плохо, дважды ровер там застревал очень серьёзно, а в полдень контраст приближался к нулю и ровер останавливался совсем, переполненный энергией, но ослепший. "Луноход-1", который с самого начала имел цифру "-1", что подразумевало, что у него есть сменщик, тем не менее имел достаточно продвинутую (для 1970-го года) систему наблюдения за лунным миром. "Луноход" имел две телевизионные системы. Система малокадрового телевидения, две камеры которой расположены в передней части корпуса, предназначена для передачи на Землю телевизионных изображений местности, необходимых экипажу, управляющему с Земли движением лунохода. Вторая телевизионная система предназначена для получения панорамного изображения окружающей местности и съемки участков звездного неба, Солнца и Земли с целью астроориентации лунохода. Система состояла из четырех однотипных по устройству панорамных телефотокамер. Они расположены таким образом, что две из них обеспечивают обзор местности справа и слева от лунохода в пределах несколько более 180° в горизонтальной плоскости и 30° в вертикальной. Две другие камеры дают изображение местности и пространства в пределах 360° в вертикальной и 30° в горизонтальной плоскостях. Ровер преодолел путь длиной 10540 метров и передал более 20000 изображений, 206 панорам.
Расположение телевизионных камер на корпусе "Лунохода-1". Вид сверху; штриховой линией показан обвод верхней крышки корпуса
Камеры №3 и №4 на "Луноходе-3" в музее НПО им. Лавочкина
Внешний вид малокадровой телевизионной системы |
|
43. Управляемая посадка на Луну
Человек был впереди автоматов в управлении при посадке. Практически в один день "Луна-15", садящаясь вслепую, разбилась о что-то, а Армстронг, увидивший, что лунный модуль норовит сесть в кратер, взял управление на себя, перелетел кратер и припарковал "Орла" на ровной площадке.
На Луне есть довольно большие пространства, некогда залитые лавой и потому относительно ровные. Но и они испещрены кратерами и камнями. Даже там садиться приходится с большим риском. СССР посадил 5 лунных аппаратов (ориентированных, с опорами), а 2 при посадке разбились. США посадили 5 "Сервейеров", но многие имели изрядный наклон и вполне могли опрокинуться, как "Луна-23". И все эти 10 аппаратов, садящихся вслепую, садились на россыпи реголита больших равнин, в то время как учёных всегда интересовали геологические деформации типа гор и разломов, повествующих о древности Луны и её недрах. 37 лет - почти два поколения минуло, прежде чем на Луну после советской "Луны-24" сел аппарат. Огромное время для развития техники управления! Новый век наступил не только в летоисчислении - аппараты "поумнели" на порядок. Но удивительно, что аппарат был китайский. США, Япония, даже Россия всерьёз обсуждали планы посадки на Луну "умного" лендера, а китайцы опять изумили мир, в одной миссии собрав букет передовых технологий. "Чанъэ-3" приземлился на Луну 14 декабря 2013 года в 13:11. Но как приземлился! Начав довольно обычно, аппарат сошёл с орбиты ИС Луны и в нужной точке погасил скорость с 1,7 км/с до нуля на высоте 2 км. После чего аппарат отключил наземных операторов, перешёл полностью на автономию и начал падать, сканируя поверхность Луны. На высоте 100 метров он завис, составляя 3-D карту и выбирая место поровнее, на высоте 30 метров вновь завис, перепроверяя сам себя, учитывая угрозы и риски ландшафта, затем продолжил спуск и на высоте 4 метра отключил двигатель. Посадка была выполнена блестяще, хотя много толков вызвало приземление в 400 км от заявленного места.
Тут нужно добавить, что управляемую посадку отрабатывали ещё на ИС Луны "Чанъэ-2", а позже успешно повторил "Чанъэ-4" уже на Фарсайде. А вот индийцы и израильтяне потерпели неудачу при посадке уже в 2020-м году. Вероятно, эра посадок вслепую прошла, аппараты сами научились оценивать лунный ландшафт не хуже Армстронга.
|
44. С орбиты ИС Луны к Земле
Схемка полёта миссии со стартом с орбиты ИС Луны |
Все "Аполлоны" использовали старый моряцкий приём - если нет порта, то на берег отправляют шлюпку. А корабль стоит на рейде. Потом подбирает шлюпку с дарами необжитой Земли и отправляется домой. Полвека назад это был вполне энергетически оправданный способ. Для автоматов он был неоправданно сложен. 100 граммов реголита проще было отправить напрямую. И 2 килограмма - тоже. Но китайцы имеют далёкие планы, в частности, доставку образцов с Марса. Поэтому они взялись за отработку автоматической стыковки в иных мирах, что подразумевает очень продвинутые системы как в компьютерном, так и в инженерном смыслах. И первая же миссия - Чанъэ-5 - была выполнена на отлично! Взлетевший с Луны модуль состыковался с орбитером, передал капсулу с грунтом, отстыковался, после чего орбитер 13 декабря 2020 года отправился к Земле. И сбросил капсулу с грунтом в нужном месте. Но и на этом его миссия не закончлась - аппарат не сгорел в атмосфере Земли, а ушёл на новые подвиги. Но это уже другая история...
 |
45. Точка либрации L1 Земля - Луна
Относительно точек Лагранжа важно знать вот что.
Точки L1 и L2 системы Солнце - Земля лежат далеко за пределами СД Земли (от 908 942 до 939 902 км): L1 - в 1 491 600 км, L2 - в 1 501 500 км. С лунными коллинеарными (линейными) точками совсем иначе, они лежат внутри СД Луны (от 62 555км до 69 821). L1 - 58 019 км, L2 - 64 515 км. Орбита Луны не совсем круговая, меняется и радиус СД Луны и расстояние до точки Лагранжа. В перигее СД 62 555 км, а от Луны до L2 - 57,9 тыс. км, в апогее - СД - 69 821 км, до L2 - 64,6 тыс км. Точка всегда лежит внутри СД Луны.
В теоретическую точку можно попасть только теоретически, некоторые аппараты проходили где-то близко, но это абсолютно не интересно, если точка при этом не использовалась. Например, 2 ноября 2004 года через область L1 Земля-Луна прошёл европейский аппарат SMART-1. Поскольку он добирался до Луны на ЭРД аж полтора года, для него это было выжным событием, не просто фактом достижения незримой границы, но и изменением баллистической модели траектории. Но он не стал там задерживаться.
А интересно выправить скорость настолько, чтобы выйти на периодическую орбиту вокруг точки, т.н. гало-орбиту.
Коллинеарные точки либрации являются неустойчивыми. Однако малые периодические орбиты существуют вблизи каждой точки либрации системы Земля-Луна. Приблизительные периоды таких орбит различны для каждой точки либрации. Для точек L1 и L2 в системе Земля-Луна период малой орбиты около 2 недель. Орбитальные периоды для точек L1 и L2 примерно равны половине лунного орбитального периода. Это важная оценка для периодов орбит вокруг точек L1 и L2 в любой системе двух тел. Например, для точек L1 и L2 системы Солнце-Земля орбитальный период будет составлять примерно 6 месяцев.
Лагранж-1 и Лагранж-2 непременно будут востребованы в будущем. Уж больно интересные места, есть где поработать баллистикам. При этом лунные лагранжи по использованию отличаются ещё сильнее, чем солнечные. L-3, похоже, не интересует никого вообще, L-4 и L-5, треугольные пока интересуют лишь как транзитные на низкоэнергетической траектории, а вот L1 и L2 вызвали большой интерес. Из-за непохожести их применения придётся рассматривать их отдельно. Пока точка L1.
Она почти так же далека от Земли, как Луна. И Луна далека настолько, что на поверхности разглядеть что либо сложно. Фарсайд не виден вообще, а по энергетике и многим прочим параметрам район не лучше других. Да ещё и орбиты неустойчивы. И всё же именно тут в ближайшие годы обещают развернуть строительство орбитальной станции Gateway. Название её переводится как "шлюз", "ворота", "доступ", даже "мост". И вполне оправданно - L1 является как бы холмом системы Земля - Луна. Отсюда можно с одинаковой лёгкостью скатиться к Луне, Земле, на вылет из сферы Земли и даже к точке L2. Причём "взбираться" на этот холм большой энергии не требуется, а импульс схода в любом направлении - минимален.
Пролёты района точки делались не раз и никак особо не отмечались. Но вот на гало орбиту вокруг точки вышли сравнительно недавно. В рамках заявленной темы о приоритетах дело выглядит так, словно США целенаправленно решили застолбить приоритеты сразу двух лагранжей, не дожидаясь амбиций Китая. В 2007 году на геоцентрические орбиты было запущено 5 аппаратов-близнецов проекта THEMIS («Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms», в буквальном переводе – «Фемида») - для исследования магнитного поля Земли.
19 мая 2008 года объявили, что НАСА продлила миссию THEMIS до 2012 года, и что два спутника THEMIS, B и C, отправятся на лунную орбиту как часть новой миссии под названием ARTEMIS. В этой новой миссии THEMIS B и C были переименованы в ARTEMIS P1 и ARTEMIS P2, соответственно, и перенаправлены для изучения точек Лагранжа Земля-Луна, солнечного ветра, следа плазмы Луны и взаимодействия между хвостом магнитосферы Земли и собственным слабым магнетизмом Луны. (Обозначения «P1» и «P2» были оставшейся терминологией из миссии THEMIS, которая использовала «P1» и «P2» для обозначения рабочих орбит THEMIS B и C). В 40-ю годовщину посадки "Аполлона-11", 20 июля 2009 года, ARTEMIS P1 и P2 тронулись в путь. Подробнее о сложных манёврах нет смысла рассказывать, ибо летели они полтора года. Космический аппарат ARTEMIS P2, прибыл в L1 22 октября 2010 года, когда P1 совершил уже около четырех оборотов вокруг L2. Здесь, в двух точках Лагранжа, два космических аппарата собирали данные магнитосферы с противоположных сторон Луны. Затем оба аппарата перешли на орбиту вокруг Луны, прокрутившись в лагранжах несколько месяцев. И больше точку L1, насколько я помню, вниманием не жаловали. Ждём строительства Gateway.
|
46. Прямой репортаж при посадке
кадр из репортажа |
Странные эти китайцы. То у них всё насмерть засекречено без всякого повода, то внезапно проявляется небывалая открытость. Небывалая даже для вполне демократических государств, где СМИ владеют информацией, я бы сказал, даже с избытком.
Есть повод вспомнить историю. В СССР космонавтика была засекречена просто вообще. Даже я, интересовавшийся космонавтикой с детства, был вынужден узнавать новости о советской космонавтике из польских и английских журналов, да из передач "Голоса Америки". Положение изменилось (лишь отчасти) только в перестройку, а когда российские "Союзы" стали возить американцев на МКС, стало вполне неплохо, хотя архивы открывать никто не спешит и история советской космонавтики усеяна лакунами.
Но и в США не только армия, ВВС и ВМС не радовали народ своими ракетными делами, но и НАСА иногда удавалось сделать что-то втихаря. Но журналисты - народ безбашенный и в Америке бесцензурный. Редко удавалось отбиться от энтузиастов свободной прессы. Но помимо прочего были и чисто технические причины. Оттого показывать по телевидению старт, полёт, посадку предпочитали в записи, а не в реале. Даже когда начались исторические полёты на Луну "Аполлонов", велись бесконечные репортажи (и я их слушал по радио), но разговор с космонавтами в реале был событием. И очень кратким событием. Но первые шаги по Луне были показаны в реале. Говорят, по всему миру смотрело до миллиарда зрителей. СССР, Китай, ещё несколько их союзников не показали - чересчур показателен был триумф "вероятного противника". Да и война в Индокитае была в разгаре. Мало этого, "Голос Америки" тоже заглушили, как и прочие "голоса". Я в тот день получил первую в жизни зарплату, собственно говоря, аванс, 30 рублей (неплохо для 15 лет, у моей матери пенсия была меньше). По случаю двух таких событий я купил бутылку портвейна за 1 р 47 к и выпил её из горла, лёжа на раскладушке в саду и разглядывая Луну, по которой ходили в то время Армстронг и Олдрин.
Отвлёкся. Речь пока о посадках на Луну автоматов. Ни впрямую, ни в записи ни СССР, ни США не показывали посадку. Даже не мечтали. Да просто технически было сделать сложно, а уж устанавливать камеру на потребу публике - такого невозможно было и представить. Но наступил XXI век с его микроэлектроникой и навязчивой рекламой, на стартующих РН стали устанавливать ракеткамы, на МКС установили камеры наблюдения, добрались и до Луны. Посадка на Луну - самый интересный момент полёта, первыми в XXI веке аппарат на Луну посадили китайцы. И они, как и американцы полвека назад, показали свой триумф всему миру в прямом эфире. Одновременно показывался мультик с операциями на аппарате, шёл репотаж, Центр управления полётом тоже присутствовал, а в центре экрана покадрово наплывала лунная поверхность. Но уже через 4 года сверхсложная посадка на Фарсайд через ретранслятор была показана ещё лучше, уже в чисто телевизионном формате. Под музыку, красиво. Когда-нибудь и это будет рутиной и посадочные камеры уберут.
Все операторы ЦУПа не поместились в кадр. 14.12.2013
|
