«Земля и Вселенная» 2005 №2, с. 76-81

© Довгань В.Г.

Более 30 лет назад советские самоходные аппараты "Луноход-1" и "Луноход-2" успешно выполнили большой комплекс исследований на поверхности Луны. Экипаж управлял луноходами с Земли. Своими воспоминаниями об этом делится один из участников, водитель луноходов, почетный член РАКЦ, член-корреспондент Международной инженерной академии, заслуженный испытатель космической техники, кандидат военных наук В.Г. Довгань.

Важным этапом в изучении Луны стало создание и запуск лунных самоходных аппаратов. Очевидное преимущество управляемых с земли планетоходов состоит прежде всего в том, что они могут длительное время функционировать в экстремальных условиях открытого космоса на поверхности другого небесного тела.

Решение о полете к Луне и высадке советских космонавтов на ее поверхность принято 3 августа 1964 г. секретным постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР "О работах по исследованию Луны и космического пространства". 27 апреля 1966 г. Комиссия при Президиуме СМ СССР по военно-промышленным вопросам (высший правительственный орган, контролировавший работы по космическим программам) выпустила постановление "Об утверждении плана работ по созданию пилотируемых кораблей 7К-Л1" (в 1968-1970 гг. космические корабли "Зонд" в автоматическом режиме совершили облеты Луны). В программе участвовало около двух тысяч предприятий и организаций страны. Согласно графику лунных экспедиций и доставки самоходных аппаратов на лунную поверхность, запуск корабля с советскими космонавтами для облета Луны планировался на первое полугодие 1967 г. (Земля и Вселенная, 1993, №№ 4, 5).

Идея создания лунохода родилась в 1965 г. в ОКБ-1 (ныне РКК "Энергия" им. С.П. Королёва). В рамках советской лунной экспедиции луноходу отводилось немаловажное место. Два лунохода должны были детально обследовать предполагаемые районы прилунения и выполнять роль радиомаяков при посадке лунного корабля. Планировалось использовать луноход еще и для транспортировки космонавта на поверхности Луны.

Создание лунохода было поручено ОКБ-301 (ныне НПО им. С.А. Лавочкина; Земля и Вселенная, 1997, № 4) и ВНИИ-100 (ныне ОАО "ВНИИТрансмаш"). К концу 1967 г. под руководством Главного конструктора Г.Н. Бабакина в НПО им. С.А. Лавочкина подготовили конструкторскую документацию и открыли лабораторию во главе с Ф.И. Бабичем. В ней разрабатывалась логика управления лунными самоходными аппаратами. ВНИИ-100 создало шасси для луноходов.

В апреле 1968 г. Г.Н. Бабакин предложил начальнику Центра Командно-измерительного комплекса (КИК) генерал-майору И.И. Спице сформировать группу операторов для дистанционного управления луноходами. В мае 1968 г. в Москву командировали офицеров, пожелавших посвятить себя этой работе.

В Институт медико-биологических проблем (Земля и Вселенная, 1998, № 3) для медицинского обследования прибыло 32 добровольца. 11 июля 1968 г. заместителю начальника Центра КИК генерал-майору П.А. Агаджанову и заместителю Главного конструктора по лунной тематике О.Г. Ивановскому представили 17 офицеров, выдержавших испытания. На этой встрече мы и узнали о том, что нам предстоит научиться управлять передвижным аппаратом на Луне из Центра космической связи (г. Симферополь). Из 14 человек образовали две учебные группы. Одна (В.Г. Довгань, Н.М. Еременко, Н.Н. Иванов, А.И. Калиниченко, Г.Г. Латыпов, В.М. Сапранов и В.И. Чубукин — предполагаемые водители лунохода) была направлена на учебу во ВНИИТрансмаш (Главный конструктор А.Л. Кемурджиан), а другая (Ю.Ф. Васильев, К.К. Давидовский, А.Е. Кожевников, Н.Я. Козлитин, Л.Я. Мосензов, В.Г. Самаль и И.Л. Федоров) — на учебу в НПО им. С.А. Лавочкина, где через месяц обе группы продолжили учебу. Преподавали там конструкторы и создатели систем лунохода. 11 июля произошла первая встреча будущих членов экипажа с Г.Н. Бабакиным. Этой встрече Главный конструктор придавал особое значение. Он понимал, что от нас во многом зависит успех программы. Георгий Николаевич обратился к нам: "Техника, с которой вам предстоит работать, не то что новая — новейшая. Она создается на ваших глазах, и вы станете активными участниками этого процесса. Как летчики-испытатели в авиационных КБ... Но там есть опыт, преемственность, традиции, а мы все начинаем с нуля, впервые... Вы должны знать всю машину. Мало будет толку, если вы изучите только кнопки — на какую нажимать, когда ехать вперед, а на какую — когда ехать назад. За каждой кнопкой вы должны видеть всю схему, логику всей работы".

Учебная программа для операторов в основном включала изучение конструкции лунохода, принципиальных и логических схем всех его систем, наземные испытания машины в условиях, приближенных к лунным. Летом 1968 г. на КИП-10 под Симферополем построили пункт управления луноходом (ПУЛ) и лунодром. Лунодром площадью в один гектар (120 м х 70 м) очень похож на некоторые участки лунной поверхности. Для возвышенностей понадобилось более 3 тыс. м³ грунта, кроме того, вырыли 54 кратера (диаметром до 16 м), разместили около 160 камней различных размеров, а всю площадь (почти 1600 м³) покрыли ракушечником, покрашенным в серо-черный цвет, слоем 20 см.

Известно, что распространение радиоволн от Земли до Луны составляет почти 1.3 с. А изображения принимаются через 2.6 с. Общее время задержки составляет около 4.1 с, но с учетом анализа обстановки — 7-24 с. Это, разумеется, затрудняло управление луноходом. Главный конструктор радиосистем М.С. Рязанский (Земля и Вселенная, 1999, №5) предложил применить малокадровую телевизионную систему, которая позволяла передавать не 25 кадров в секунду (обычный телевизионный стандарт), а один кадр с фиксацией по времени (3-20 с), при этом "картинка" на телеэкране напоминала сменяющиеся кадры диафильма. Телевизионное изображение находящейся перед луноходом поверхности передавалось через остронаправленную антенну.

Испытания макетов луноходов на лунодроме под Симферополем. 1969 г. и 1972 г.

Одну из технологических машин с настоящим шасси и телевизионными системами, но без панели солнечной батареи, доставили на лунодром. Связь с этим макетом осуществлялась не по радио, а по кабелю. В результате тренировок определилась методика управления луноходом. Операторы учились измерять расстояние до объектов (вешка, трафарет, камень), устанавливаемых на лунодроме и предъявляемых на видеоконтрольное устройство. На первом этапе операторы водили макет по тестовым трассам. На видеоконтрольном устройстве необходимо было увидеть разметки на предлагаемом маршруте и обеспечить минимальное отклонение от заданной линии пути. Для управления движением оператор выдавал команды: "Вперед-1", "2-я скорость", "Назад", "Поворот-5", "Поворот-20", "Направо", "Налево" и "Стоп". На основании полученного с борта телевизионного изображения местности оператор опознавал возникающие перед луноходом препятствия и определял расстояние до них. Тестовые трассы помогали выработать навыки дистанционного вождения. В дальнейшем оператор мог самостоятельно выбирать маршрут до намеченного пункта. Операторы наведения остронаправленной антенны проходили подготовку по особой программе, ведь от точности их действий зависело качество изображения. Тренировались также штурманы и бортинженеры. Бортинженер по полученной телеметрической информации анализировал состояние бортовых систем лунохода, а их результаты докладывал по громкой связи. Штурман делал вычисления и прокладывал трассу движения лунохода. Таким образом, управление движением лунохода и контроль за его работой обеспечивала группа специалистов-операторов. Появилось понятие "экипаж лунохода". Но объект управления и экипаж разделяло расстояние почти 4х10⁵ км! Еще во время тренировок было замечено, что в трудных ситуациях операторы лунохода испытывают значительное эмоциональное напряжение. Пульс учащался на 30-40 ударов в минуту. Но в дальнейшем, по мере формирования навыков управления, эмоциональное напряжение снижалось. В состав экипажа входили водитель, оператор остронаправленной антенны, штурман, бортинженер и, конечно, командир. Водитель управлял движением лунохода с пульта, на котором указывались параметры, характеризующие положение аппарата на лунной поверхности. По предложению водителей на экране видеоконтрольного устройства смонтировали масштабную шкалу, с помощью которой оценивались размеры деталей рельефа и расстояния до них. Оператор постоянно следил за ориентацией остронаправленной антенны на Землю и в случае необходимости изменял ее положение. Штурман проводил навигационные расчеты по телеметрическим данным курсового гироскопа и датчика пройденного пути, вырабатывал рекомендации по направлению и характеру движения лунохода. Бортинженер возглавлял группу специалистов, осуществлявших оперативный анализ телеметрической информации всех систем лунохода, регулярно докладывая об этом по громкой связи. Командир осуществлял общее руководство работой, контролировал действия водителя и принимал в ответственные моменты необходимые решения.

Схема взаимодействия членов экипажа при управлении луноходом.

---

На пультах водителя, оператора и командира находились приборы, обеспечивающие восприятие и переработку огромного потока информации с борта лунохода. Водитель и командир видели показания приборов и могли оценивать положение лунохода по крену и дифференту, направление его движения и пройденный путь. Центральное место на пульте управления занимало видеоконтрольное устройство. Сопоставляя изображение участка поверхности с показаниями приборов, водитель лунохода оценивал расстояние до препятствий, их форму и размеры, затем принимал решение о дальнейших действиях.

На борту лунохода была установлена система, обеспечивающая безопасность движения и позволяющая предотвратить его опрокидывание. При превышении допустимого предела нагрузки ведущих колес автоматика выдавала команду "Стоп". Если бы колесо попало в расщелину, то произошло бы его отключение (отстрел). Застрявшее колесо из ведущего превращалось в ведомое, а остальные колеса, став ведущими, продолжали движение. Луноход за 7-24 с мог пройти расстояние 2.3-8.4 м на первой скорости (0.33 м/с). Поэтому водитель был обязан докладывать командиру оценку обстановки, чтобы тот оперативно подтверждал принятое им решение о выборе дальнейшего маршрута.

Вождение лунохода требовало исключительной слаженности всего экипажа. Была создана лаконичная терминология для оценки обстановки и формулировки решений. Отрабатывались периодичность, ритм докладов, форма внимания к наиболее важным параметрам или неожиданным ситуациям. Обращалось особое внимание на умение определять расстояние по плоским изображениям на телевизионном экране. В космической технике появился новый термин — система дистанционного управления. Одно из необходимых требований к ней — распознавание препятствий и возможность своевременной остановки перед ними или их объезда. Дистанционное управление движением лунохода имело специфические особенности, обусловленные отсутствием восприятия оператором процесса движения, задержками в приеме и передачи команд телевизионного изображения и телеметрической информации, зависимостью характеристик подвижности самоходного шасси от условий движения (рельефа и свойств грунта). Операторы должны были обладать определенными навыками и психофизическими качествами.

Накопленный опыт вождения раскрыл еще одну сторону процесса управления. Время работы одной смены экипажа ограничивалось двумя часами, затем трудоспособность резко падала, а быстрота реакции, столь необходимая в условиях передвижения по неизвестной местности, снижалась. Поэтому в процессе управления луноходом врачи вели медицинский контроль за состоянием экипажа.

Другое ограничение скорости движения аппарата — периодичность появления кадров телевизионного изображения. С момента обнаружения препятствия для дальнейшего движения было необходимо, чтобы это препятствие находилось в зоне видимости еще не менее чем в 1-2 кадрах телевизионного изображения. В противном случае водитель мог потерять ориентировку на местности и наехать на препятствие. Необходимо было также учитывать границу зоны видимости: для телевизионной системы "Лунохода-1" — около 1 м, а для "Лунохода-2" — 3 м. Дальность обнаружения препятствия находилась в зоне до 9-10 м.

Члены экипажа лунохода с космонавтом В.Ф. Быковским (пятый слева) на лунодроме 22 ноября 1970 г.

Самоходный аппарат "Луноход-2", доставленный посадочной ступенью "Луна-21" на Луну в Море Ясности 16 января 1973 г. Рисунок А. Соколова.

16 января 1973 г. в южной части кратера Лемонье в Море Ясности опустилась посадочная станция "Луна-21", доставившая "Луноход-2" (Земля и Вселенная, 1973, №№ 1-4). Программа работы "Лунохода-2" была составлена в соответствии с комплексной научной задачей совместного изучения изменений основных физико-химических и механических свойств поверхности в зависимости от геолого-морфологической обстановки в зоне перехода морского района в материковый. Для этого на "Луноходе-2" установили магнитометр СГ-70А, астрофотометр АФ-3Л (для измерения светимости лунного неба), радиометр РВ-2Н (регистрировал характеристики космического излучения), фотоприемник "Рубин-1" (эксперименты лазерной пеленгации), рентгеноспектральный прибор "РИФМА-М" (Земля и Вселенная, 1976, № 5), прибор оценки физико-механических свойств лунного грунта "ПрОП", фотометрические маркировки, а также французский уголковый отражатель лазерного излучения (Земля и Вселенная, 1971, №3; 1972, №2).

Успешная работа "Лунохода-1" и "Луноход-2" продемонстрировала, что они способны решать широкий круг задач по исследованию поверхности Луны с помощью передвижных лабораторий (Земля и Вселенная, 1992, № 5). Их возможности далеко не исчерпаны. Вот лишь два примера. После отработки в реальных условиях управления автоматами следующий шаг — создание дистанционных средств для использования на Земле там, где работа человека невозможна или небезопасна. Так, малогабаритное транспортное средство (минитрактор) способно двигаться по бездорожью в экстремальных условиях в полярных областях или зонах радиационного заражения.

Выдающийся успех луноходов имеет не только исторические значение, но и прикладное — они найдут применение на будущих лунных базах и в межпланетных экспедициях.

Международная астронавтическая федерация зарегистрировала несколько рекордов, установленных нашими луноходами: абсолютный рекорд продолжительности активного существования на лунной поверхности (301 сут 06 ч 37 мин), рекорд максимальной массы планетохода (756 кг — "Луноход-1", 840 кг — "Луноход-2"), рекорд пройденного по поверхности Луны общего расстояния (10.54 и 37 км соответственно), мировые рекорды скорости движения лунохода (0.66 м/с) и продолжительности активных действий на Луне.

В.Г. ДОВГАНЬ