Наука и техника: прошлое и настоящее

Отечественная лунная одиссея

Продолжение. См. № 7, 12, 16/09

Итак, все одиннадцать стартов космических аппаратов проекта Е-6 с января 1963 г. по декабрь 1965 г. оказались неудачными. Однако специалисты командно-измерительного комплекса (КИК) не теряли время зря – оттачивалось мастерство дежурных смен и расчётов, обеспечивавших надёжное взаимодействие с вышедшими на трассу к Луне космическими аппаратами и участвовавших в многочисленных предстартовых тренировках. На командно-измерительном пункте КИП-10 (всего было 12 таких пунктов) был доработан и усовершенствован комплекс командной радиолинии, в состав которого вошли приёмная антенна метрового диапазона ТНА-400 и передающее устройство «Бирюза» с многовибраторными антеннами К-514, К-515 и К-518. Проводилась кропотливая работа по совершенствованию всех подразделений, участвующих в лунной программе.

Качественно новый этап в исследовании Луны был открыт 31 января 1966 г. запуском ЛКА «Луна-9» (№ 13 Е-6М заменили на № 202). Ведущим по управлению ею стал В.Н.Сморкалов (бессменный руководитель группы управления полётами ЛКА – от «Луны-8» до «Луны-24»). «Луна-9» представляла собой герметичный контейнер сферической формы. На его внешней поверхности находились четыре лепестковые антенны, четыре штыревые антенны с подвешенными на них эталонами яркости, а также три двугранных зеркала, предназначенные для передачи стереоскопического изображения шести узких участков лунной поверхности. Внутри контейнера – рама с приёмно-передающей аппаратурой, приборами командной радиолинии, электронными ПВУ, химическими источниками питания, приборами автоматики научной и телеметрической аппаратуры. В верхней полусфере находились фототелевизионная система и счётчики космической радиации, в нижней – агрегаты активной системы терморегулирования. Масса контейнера составила около 100 кг, высота с антеннами 112 см, диаметр после раскрытия лепестков 160 см.

Спускаемый аппарат состоял из посадочного устройства с комплектом научной аппаратуры и надув­ного амортизирующего устройства, предназначенного для предохранения от чрезмерных перегрузок при посадке. После успокоения спускаемого аппарата оно отстреливалось.

Шли третьи сутки полёта «Луны-9» и напряжённой работы на Земле. Полёт проходил далеко не безупречно, но вполне удовлетворительно. Группа управления под руководством подполковника В.Н.Сморкалова и капитана А.П.Попова уверенно вела космический аппарат к цели. Наступал момент операции, на которой споткнулась «Луна-8»: наддув амортизирующих баллонов. Все распоряжения о выдаче радиокоманд на борт «Луны-9», согласно программе сеанса связи, поступали начальнику космической радиостанции по прямой связи от А.П.Попова.

Успешная работа корректирующей тормозно-двигательной установки (КТДУ-5А) обеспечила мягкую посадку. На расстоянии 75 км от поверхности Луны по сигналу с высотомера включилась двигательная установка. на высоте 260–265 м выключился основной двигатель, и скорость была погашена до нуля. Спуск проходил в режиме парашютирования при работающих соплах КТДУ. На этом участке был высвобожден ленточный датчик-щуп длиной 5 м, который при соприкосновении с лунной поверхностью выдал команду на отделение спускаемого аппарата.

Прилунение состоялось 3 февраля в 21 ч 45 мин 30 с в западном районе Океана Бурь, около кратеров Рейнер и Марий. На Луну были доставлены вымпелы с надписью «Союз Советских Социалистических Республик. Февраль 1966» и государственным гербом Советского Союза.

Приём сигнала от «Луны-9» вёлся по двум каналам. Первым услышал сигнал в наушниках оператор ефрейтор Валерий Алексеев: «Есть сигнал!» Все замерли и, словно загипнотизированные, устремили взгляды на экраны осциллографов и самописцев, на которых отображались соотношения сигнал–шум. Приблизительно через четыре минуты после посадки раскрылись лепестковые и штыревые антенны. Начался первый в истории космонавтики сеанс фототелепередачи с другого небесного тела – поверхности Луны.

На термохимической бумажной ленте регистраторов появились первые строчки фототелевизионной информации. Но её качество оставляло желать лучшего: «картинка» была белёсой, неконтрастной и практически неразборчивой. Объяснялось это просто: никто и никогда ещё не вёл телепередач с Луны. Не были известны ни освещённость, ни контрастность, ни отражательные характеристики поверхности. Надо было в кратчайший срок определить оптимальный режим работы фототелевизионной системы, быстро меняя значения яркости, контрастности, девиации частоты и т.д. Заниматься длительным перебором значений этих параметров было невозможно, т.к. электропитание на борту было рассчитано всего на 5 ч работы.

Г.Н.Бабакин и А.А.Большой приняли решение в ускоренном режиме прогнать все варианты, в том числе предложенные и рядовыми разработчиками, которым обычно при руководителях слова не предоставлялось. Прогнали за полчаса. Один вариант оказался просто отличным. Принадлежал он инженеру С.Н.Родинкову, который осуществлял техническое обеспечение работы.

4 февраля 1966 г. в 4 ч 50 мин в Симферопольском ЦДКС была получена первая панорама лунного ландшафта! Передача одной круговой обзорной фототелепанорамы длилась 100 мин и состояла из 6000 строк. Одна строка передавалась за 1 с, что обеспечивало высокую надёжность. Время сеансов связи с «Луной-9» и частота передачи с её борта сообщалась ТАСС по Всесоюзному радио и Центральному телевидению, а также в центральной печати, в том числе в газете «Правда» от 5 февраля 1966 г., № 136.

Первая в мире панорама лунной поверхности, переданная «Луной-9»

Всего было принято в четырёх сеансах связи четыре панорамы при различной освещённости: при высотах Солнца над горизонтом 7°, 14°, 27° и 41°. По свидетельству Н.И.Бугаева, полученные материалы хранились в личных сейфах М.В.Келдыша и Г.А.Тюлина. Утром 4 февраля им передали фрагменты лунной панорамы, полученной английским профессором Б.Ловеллом в радиофизической обсерватории Джодрелл-Бэнк. Фотоснимки этой панорамы оперативно опубликовали утренние газеты всех западных стран, оповестив тем самым о сенсационных достижениях СССР. Однако горизонтальный масштаб этих снимков оказался меньше реального почти в 2,5 раза (видимо, не было соответствующих агентурных данных). М.В.Келдыш очень нелестно отозвался о поступке проф. Ловелла и сказал, что его торопливость имела мотивы сенсационного характера. (Следует заметить, что наша страна в то время не могла обратиться в международный арбитраж о восстановлении справедливости, т.к. не являлась его членом.)

4 февраля в 18 ч 01 мин М.В.Келдыш на самолёте ТУ-104 ВВС Черноморского флота (борт № 42 341) со всеми материалами, принятыми с «Луны-9», вылетел из Крыма в Москву. На следующий день эта панорама стала украшением первых полос газет всего мира.

Симферопольский ЦДКС провёл с «Луной-9» двадцать два сеанса связи, из них десять – при её расположении непосредственно на лунной поверхности, в том числе семь – с приёмом научной информации. Активное существование «Луны-9» составило 46 ч 58 мин 30 с.

Мягкая посадка показала, что поверхность Луны достаточно прочна, чтобы выдержать динамическую нагрузку от спускаемого аппарата, а затем и длительную статическую нагрузку от контейнера с аппаратурой. Именно «Луна-9» развеяла миф о пыли, якобы покрывающей толстым слоем лунную поверхность. Полученные панорамы позволили оценить внешнее строение грунта, размеры и форму впадин и камней, их распределение, а также распознать мелкие детали рельефа размером 1,5–2 мм на расстоянии до 1,5 м.

В те годы результат полёта «Луны-9» по значимости равнялся запуску первого ИСЗ, первому полёту человека в космос и первому выходу космонавта в открытый космос. Этот успех по праву принадлежит и Командно-измерительному комплексу.

Мягкая посадка и вся дальнейшая работа с «Луной-9» явились объективным подтверждением правильности замыслов С.П.Королёва. В мемориальном рабочем кабинете Главного конструктора в ЦНИИМАШе в одной из экспозиций представлена рукописная справка. Вот её текст:

К сожалению, основоположник практической космонавтики безвременно ушёл из жизни 14 января 1966 г., всего за 19 дней до посадки «Луны-9». На заключительном совещании Государственной комиссии по подведению предварительных результатов работы с «Луной-9» Г.Н.Бабакин предложил посвятить её светлой памяти С.П.Королёва. Но на высшем партийном и государственном уровне первая мягкая посадка на Луну была посвящена открывавшемуся 29 марта 1966 г. ХХIII съезду КПСС. Так было…

21 декабря 1966 г. в 13 ч 17 мин был осуществлён старт РН с «Луной-13», которая через 3,5 суток полёта, 24 декабря в 21 ч 21 мин, совершила посадку примерно в 400 км от места нахождения «Луны-9». «Луна-13» по конструкции и массе была близка к «Луне-9», имела аналогичный комплекс для мягкой посадки и фототелевизионную систему обзора и передачи изображения на Землю. Однако она доставила на Луну приборы, предназначенные для исследования лунного грунта. Симферопольский ЦДКС принял пять панорам лунного ландшафта, снятых при высотах Солнца над горизонтом 6°, 19°, 32° и 38°. Панорама, переданная 26 декабря 1966 г. на Землю «Луной-13», приведена на рисунке ниже. Изучение панорам подтвердило данные, переданные «Луной-9».

Космический аппарат «Луна-13» с механизмами выноса и место его прилунения

Однако основная цель запуска «Луны-13» состояла в исследовании плотности поверхностного слоя лунного реголита – дисперсного грунта, подверженного воздействию метеоритов, солнечной и космической радиации. Физико-механические параметры измерялись с помощью механического грунтомера-пенетрометра, динамографа и радиационного плотномера, работающих независимо друг от друга. Механизмы выноса позволили установить эти приборы на расстоянии 1,5 м от места прилунения.

Конический наконечник из титана под воздействием порохового реактивного двигателя, развивавшего в течение одной секунды усилие 7 кг, внедрялся в поверхность грунта, а сопротивление пенетрации измерялось динамографом. Радиационный плотномер состоял из источника гамма-излучения, счётчика гамма-квантов и защитного экрана. Реголит облучался гамма-квантами, а счётчик измерял интенсивность рассеянного потока, который был пропорционален плотности грунта. Результаты замеров – это в основном научная информация, но она также была нужна и конструкторам, приступившим к проектированию луноходов.

31 декабря работа с «Луной-13» была закончена.

Мягкие посадки ЛКА, передача фототелепанорам лунной поверхности и научной информации были громадным успехом нашей страны. Результаты полёта и научных исследований «Луны-9» и «Луны-13» на поверхности Луны стали во зможны благодаря успешной и слаженной работе технических средств и, конечно, личного состава КИКа. Основные данные о полётах лунных космических аппаратов второго поколения проекта Е-6 с целью мягкой посадки на Луну приведены ниже в таблице (все аппараты выводились на орбиту ракетой-носителем 8К78).

Дата старта	ЛКА	Особенности полёта
04.01.1963	Е-6 № 2	Отказ ДУ блока «Л», КА остался на орбите ИСЗ
03.02.1963	Е-6 № 3	Нарушение работы системы управления РН; КА на орбиту ИСЗ не вышел
02.04.1963	Е-6 № 4 «Луна-4»	06.04.63 г. отказ системы астронавигации; КА пролетел в 8500 км от Луны
21.03.1964	Е-6 № 6	Не запустилось ДУ блока «И»
20.04.1964	Е-6 № 5	Отказ системы управления с блока «И» на блок «Л»
12.03.1965	Е-6 № 9 «Космос-60»	Отказ системы управления блока «Л»; ЛКА остался на орбите ИСЗ
10.04.1965	Е-6 № 8	Отказ системы управления блока «И»
09.05.1965	Е-6 № 10 «Луна-5»	12.05.65 г. отказ системы астронавигации; КА достиг поверхности Луны. Получены первые опытные данные о работе систем, обеспечивающих мягкую посадку
08.06.1965	Е-6 № 7 «Луна-6»	11.06.65 г. во время сеанса астрокоррекции не прошло выключение КТДУ; КА пролетел в 160 000 км от Луны
04.10.1965	Е-6 № 11 «Луна-7»	08.10.65 г. потеря ориентации во время торможения КА, блокирование включения КТДУ, жёсткая посадка на Луну
03.12.1965 13 ч 46 мин 14 с	Е-6 № 12 «Луна-8»	Нарушение ориентации относительно лунной вертикали. 07.12.65 г. в 00 ч 51 мин 30 с жёсткое прилунение КА
31.01.1966	Е-6 № 13 (№ 202) «Луна-9»	03.02.66 г. в 18 ч 45 мин 30 с впервые в мире выполнена мягкая посадка на Луну, переданы панорамы лунной поверхности; КА активно существовал 74 ч
21.12.1966	Е-6С № 205 «Луна-13»	24.12.66 г. вторая мягкая посадка на Луну. Передано пять панорам лунной поверхности.  Первые непосредственные исследования лунного грунта. 31.12.66 г. КА прекратил своё существование

 

Продолжение следует