PopularEditorialNewBest

«Луноход-1» — первый лунный «танк»

3В закладки

10-го ноября 1970-го года под обтекателем ракеты-носителя «Протон-К/Д» находилась автоматическая межпланетная станция «Луна-17», которой предстояло отправиться к естественному спутнику Земли для доставки первого в своём роде космического планетохода. Вечер близился и напряжение нарастало. Прошлая попытка доставить аппарат на поверхность Луны не увенчалась успехом. Но вот наступило то самое мгновенье… 17 часов 44 минуты по московскому времени. Зажигание. Ракета взмывает в небеса, неся на своём борту очередной лунный самоходный аппарат. Несколько дней спустя станция уже вращается вокруг естественного спутника Земли. Наступает долгожданное 17-е ноября 1970-го. Ответственный момент: «Луна-17» должна совершить мягкую посадку на поверхность. К счастью, всё проходит успешно и аппарат наконец-то достигает желанной цели. 

Кажется, инженерам можно было расслабиться, но в реальности напряжение в координационно-вычислительном центре, на пункте дальней космической связи и в пункте управления луноходом не сколько убыло, сколько возросло. Единственный вопрос, который волновал всех, заключался в том, пойдёт или не пойдёт луноход. Началась длительная проверка планетохода, система за системой. Спустя несколько часов на борт станции прибыла очередная команда – раскрылись пирозамки, которые прежде жёстко удерживали луноход. Плавно открылись и опустились на поверхность Луны трапы. Путь «Луноходу-1» – первопроходцу лунных трасс – наконец-то открылся! Первый лунный «танк» начал своё путешествие…

Конструкция

Общая масса лунохода составляла 756 килограмм, его длина с открытой крышкой солнечной батареи составляла 4,42 метра, ширина – 2,15 метра, высота – 1,92 метра. «Луноход-1» был рассчитан на три месяца работы, что, как оказалось, было гораздо меньше того времени, которое он провёл за изучением естественного спутника Земли. 

В комплекс приборов для изучения лунной местности входили:

  • рентгеновский флуоресцентный спектрометр РИФМА
  • детектор радиации РВ-2Н
  • одометр-пенетрометр ПрОП
  • две телекамеры, четыре панорамных телефотометра
  • рентгеновский телескоп РТ-1
  • лазерный рефлектор ТЛ

Внутренняя поверхность крышки аппарата была покрыта фотоэлементами солнечной батареи, что выдавала мощность 180 Вт и обеспечивала зарядку аккумуляторной батареи в течение лунного дня. Солнечная батарея могла менять свой угол наклона от 0 до 180°, что давало возможность оптимально использовать энергию Солнца при различных его высотах над горизонтом Луны. Также крышка-панель служила прикрытием для радиатора-охладителя аппарата и не давала теплу покидать корпус приборного отсека.

Аппарат был оборудован радиоизотопным источником тепла мощностью 150-170 Вт, содержащим ампулы с полонием-210. Он находился в задней части приборного отсека лунохода и использовался для подогрева циркулирующего внутри аппарата газа, что помогало поддерживать оптимальный тепловой режим в течении лунной ночи. 

В передней части приборного отсека на высоте 950 миллиметров от лунного грунта были расположены иллюминаторы основной и резервной телекамер. Они использовались для передачи на Землю телевизионных изображений местности, необходимых команде, управляющей движением лунохода с Земли. Недалеко от иллюминаторов расположились: привод остронаправленной антенны, которая использовалась для передачи на Землю телевизионных изображений поверхности Луны, коническая спиральная малонаправленная антенна, которая была необходима для передачи телеметрии и приёма радиокоманд с Земли, а также научные приборы и лазерный уголковый отражатель. 

Схема самоходного аппарата «Луноход-1»

1 – корпус лунохода – герметичный приборный отсек; 2 – верхнее днище приборного отсека – радиатор-охладитель; 3 – крышка-панель солнечной батареи; 4 – телекамеры; 5 – телефотометры; 6 – блок колёс шасси на торсионной подвеске; 7 – привод остронаправленной антенны; 8 – остронаправленная антенна; 9 – коническая спиральная малонаправленная антенна; 10 – штырьевая антенна; 11 – изотопный источник тепловой энергии; 12 – девятое колесо – измеритель пройденного пути; 13 – прибор оценки проходимости для определения физико-механических свойств грунта; 14 – уголковый лазерный отражатель; 15 – выносной блок аппаратуры РИФМА; 16 – мотор-колесо

По левому и правому борту лунохода расположились четыре штырьевые антенны для приёма радиокоманд с Земли и по две телефотокамеры (причём в каждой паре одна из камер конструктивно была объединена с определителем местной вертикали). Данные камеры могли получить изображения участков звёздного неба, Солнца и Земли. Эта информация была необходима луноходу для астроориентации – ориентации относительно положения звёзд. 

Внизу передней части, вблизи от грунта, находилось выносное оборудование спектрометра РИФМА.

Для уменьшения теплообмена между отдельными частями аппарата и окружающим пространством использовалась экранновакуумная теплоизоляция и специальные внешние покрытия с особыми теромооптическими свойствами, состоящие из зеркальных элементов кварцевого стекла. Путём принудительной циркуляции газа-теплоносителя между радиатором и приборным оборудованием, осуществляемой системой вентиляторов, происходил отвод тепла через радиатор в космическое пространство. В период лунной ночи для обогрева оборудования приборного контейнера специальные заслонки прекращали циркуляцию газа-теплоносителя по контуру охлаждения и направляли его в контур подогрева, где он нагревался изотопным источником.

Отдельного внимания заслуживает ходовая часть лунохода. Аппарат передвигался благодаря восьмиколёсному шасси, параметры которого отлично подходили для передвижения на рыхлом грунте поверхности Луны. Каждое колесо оснащалось собственным двигателем, что позволяло луноходу во время поворота вращать колёса противоположных сторон в противоположных направлениях или менять скорость каждого колеса по отдельности. Подобная конструкция позволяла луноходу разворачиваться на месте с нулевым радиусом разворота и с радиусом разворота в 2,7 метра на ходу.

В состав прибора оценки проходимости входили механизмы для внедрения и поворота в грунте штампа, позволяющего получить информацию о физико-механических свойствах лунного грунта, и девятое, пассивное колесо лунохода, установленное на задней части аппарата, которое выполняло роли спидометра и прибора для оценки перемещения. Там же расположился и механический привод, благодаря чему девятое колесо по желанию водителя могло быть поднято или опущено. Колесо имело счётчик оборотов – зная число оборотов и диаметр колеса, нетрудно определить и пройденный путь. Ну, а если колесо-спидометр откажет, как быть? И этот случай конструкторы предусмотрели: каждое из восьми колёс лунохода имело свой счётчик оборотов, и по ним также можно было оценить пройденный путь. Правда, с меньшей точностью, ведь ведущие колеса могли пробуксовывать, а при манёвре – поворотах – они вращались в разные стороны.

Фото с лунохода, на котором хорошо виден след девятого колеса

Экипаж

Для определения состава экипажа отбирались офицеры из войсковой части 32103. Хоть эти люди и не готовились полететь в космос, отбор не становился менее строгим. Особенно жёсткой была медицинская проверка. Медики придирчиво оценивали физическое состояние кандидатов. Проверке подлежали выносливость, возбудимость, долговременная и оперативная память, способность ориентироваться в пространстве, переключать внимание, адаптивность, зрение и многое другое.

После прохождения всех этапов обследования отобранным кандидатам объяснили, что им предстояло стать первыми в истории экипажами лунохода. В сентябре 1968-го года был построен лунодром – полигон для обучения экипажей навыкам дистанционного управления луноходом. Для имитации условий лунной поверхности были вырыты кратеры, размещены камни, а сама поверхность была покрашена в «лунный» цвет.

Управлением аппарата занимались экипажи из Пункта управления луноходом. В состав группы входили командир экипажа, водитель, штурман-навигатор, оператор наведения остронаправленной антенной и бортинженер. Водитель выдавал команды на движение лунохода. Командир отвечал за общее руководство команды. Оператор наведения остронаправленной антенной обеспечивал оптимальное положение антенны, что позволяло поддерживать бесперебойную связь и передачу телевизионного изображения. Бортинженер анализировал состояние бортовых систем лунохода по полученной телеметрической информации и докладывал командиру и всем членам экипажа полученные данные. Штурман отвечал за планирование и прокладку курса.

Лётчик-космонавт В Ф. Быковский с экипажем «Лунохода-1».
 Слева направо: стоят — Г. Латыпов, Н. Ерёменко, Л. Мосензов, В. Чубукин, В Быковский, А. Чвиков, В. Сапранов,
В. Пономаренко, В. Самаль, И. Фёдоров, А Романов, К. Давидовский, Н. Козлитин; сидят — А. Кожевников, В. Довгань. 

Выполнение команд луноходом осуществлялось с помощью специализированного пульта. Всё управление движением выполнялось с помощью команд движения («Вперед-1», «Вторая скорость», «Назад», «Направо», «Налево», «Поворот 5°», «Поворот 20°») и команды «Стоп». Большую часть информации про состояние местности, которую получал экипаж и в дальнейшем использовал для контроля над луноходом, составляли телевизионные изображения и телеметрия.

Основная сложность при управлении лунным планетоходом заключалась в задержке изображения. Сигнал с Земли до Луны шёл 1,3 секунды. Добавьте сюда время на обратный путь и аппаратурную задержку – получите 4,1 секунды. Другой проблемой контроля лунохода стала особенность малокадрового телевидения: каждый кадр замирал на несколько секунд, хоть сам луноход и продолжал своё движение. Несмотря на то, что такой контроль и был крайне сложной задачей, управление всё же трудно назвать «действиями вслепую». Водитель лунохода мог умело оценить обстановку – понять, где камень, где кратер, сколько до них метров, каких они размеров, а затем предпринять соответствующие действия.

Когда я в первый раз увидел картинку с лунохода, хотя видел до этого много раз картинку при испытаниях на «лунодроме», это было «небо и земля». Мы увидели там лишь какие-то чёрно-белые пятна. Определить где камни, где кратер, казалось, было невозможно. Требовался большой навык, большой опыт, чтобы разобраться в этом хаосе. Кратер, например, был виден в виде темной полоски, поскольку камеры стояли очень невысоко, на уровне глаз сидящего на стуле человека. Поэтому поначалу часто въезжали в кратеры. А въезжаешь в кратер – начинаются неприятности. Стенки у него рыхлые, луноход начинает буксовать, его сносит.

Г. Н. Рогавский

…при этом надо учитывать ещё вот что. Мы хоть и говорим, что на луноходе стояло телевидение, а, в общем то, это телевидением назвать было нельзя. Это было, скорее, слайдовидение. На передачу одного кадра уходило от трёх до двадцати секунд в зависимости от рельефа! А ведь в нормальном телевидении – 25 кадров в одну секунду. Поэтому динамика движения воспринималась рывками. Есть статичный кадр. Он стоит, например, шесть секунд, а потом на его место приходит следующий статичный кадр. И учтите ещё задержку прихода сигнала с Луны. Это было очень трудно – воспринимать окружающую луноход обстановку, ориентироваться.

О. Т. Ивановский

Контроль над луноходом осуществлялся в условиях достаточно жёсткого графика. Всего было два экипажа по пять человек. Каждая смена длилась по два часа. Непосредственно на движение аппарата могли влиять водитель, командир и оператор. Бортинженер и штурман были неподалёку: они наносили на карту маршрут, занимались расчётами. После окончания двухчасовой смены экипажи менялись. Затем наоборот. Так повторялось 9-10 часов. Потом проходил тщательный разбор полётов, после чего разрешалось поспать в гостинице, но не больше четырёх часов.

Операторы Лунохода за работой
Операторы лунохода за работой

Экипажи работали в течение лунного дня (14 земных суток). Когда на естественном спутнике Земли начиналась ночь, члены экипажей лунохода возвращались в свою часть и продолжали служить. Затем снова приезжали в Пункт управления луноходом и напряжённый процесс повторялся заново…

Результаты

Программа предусматривала: проведение испытаний и отработку лунной транспортной системы; приобретение опыта дистанционного управления самоходным аппаратом с помощью экипажа, находящегося на Земле; изучение топографических и селенолого-морфологических особенностей района прилунения аппарата; исследование химического состава и физико-механических свойств лунного грунта; изучение радиационной обстановки на участке полёта Земля — Луна, в окололунном пространстве и на поверхности Луны; исследование интенсивности и углового распределения внегалактического рентгеновского излучения и рентгеновского излучения из Вселенной от отдельных источников; лазерную локацию Луны.

Место, где совершила посадку автоматическая межпланетная станция «Луна-17», а в последствии, где долгое время пребывал «Луноход-1», представляет собой полого-волнистую равнину, на которой выделяется система пологих грядообразных возвышенностей с относительными высотами до 200-400 м. Полого-волнистый характер местности в этом районе был подтверждён данными, полученными высотомерной аппаратурой станции «Луна-17» на этапе спуска. Анализ телевизионных изображений местности и параметров движения лунохода в районе места прилунения показал, что «Луна-17» совершила посадку на внутреннем склоне кратерообразной котловины поперечником порядка 150-200 метров в западной части Моря Дождей. Точка посадки находилась в западной части котловины, примерно на середине внутреннего склона.

В первом сеансе движения «Луноход-1» открыл крышки телекамер и передал панораму пандусов, чтобы убедиться в отсутствии препятствий, а затем съехал на лунный грунт, проехал в восточном направлении 20 метров по поверхности и поднял крышку с солнечной батареей для зарядки аккумулятора. На фотографии ниже хороша видна колея на поверхности естественного спутника Земли, которая появилась вследствие движения лунохода.

Панорама, снятая луноходом - вид на посадочную платформу АМС Луна-17
Панорама лунохода с видом на посадочную платформу «Луна-17»

Во время второго сеанса движения «Луноход-1» сменил восточное направление на юго-восточное и в конечном счёте проехал 96 метров. Изучая кратеры разного диаметра и размера, аппаратом были обнаружены камни остроугольной формы с размерами до 5 метров, а также камень крайне необычного вида – призма пяти и шестиугольного сечения, которая лежала на боковой грани. Длина составила 30-35 сантиметров, поперечник сечения – 5-10 сантиметров, грани были плоскими. Также луноход смог покорить самую низкую точку маршрута первого лунного дня: место, которое было ниже области посадки станции на 2-3 метра.

В третьем сеансе движения аппарат прошёл более 50 метров в юго-восточном направлении. В противовес самой нижней точке первого лунного дня, которая была покорена во время второго сеанса связи, аппарат поднялся на высоту 1-2 метра над уровнем места посадки «Луна-17». Результатом первого этапа движения лунохода стало расстояние в 197 метров. 24-го ноября в Море Дождей наступила ночь, в период которой луноход находился в стационарном положении. 5-го и 6-го декабря при приближении лунного утра были проведены эксперименты по лазерной локации. Задействовав аппаратуру Крымской астрофизической обсерватории АН СССР, учёные послали сигналы, которые были отражены от лазерного отражателя лунохода и зарегистрированы на Земле. Впоследствии данный эксперимент был повторно выполнен французскими исследователями в обсерватории Пик-дю-Миди.

С наступлением лунного дня (10-го декабря) «Луноход-1» покинул место стоянки и начал движение в южном направлении. Ему предстояло провести изучение лунной поверхности на трассе протяжённостью около полутора километров. На пути лунохода попадалось много кратеров и камней; одни из этих препятствий он преодолевал, другие обходил. В период лунного полудня – с 14 по 17 декабря – самоходный аппарат проводил исследования и эксперименты, находясь в стационарном положении; затем он опять начал движение на юг. В сеансе связи 20-го декабря луноход встретил кратер диаметром около 100 и глубиной 8-10 метров, тщательно его исследовав. В сеансах связи 22-го и 23-го декабря были выполнены все операции по подготовке аппарата к лунной ночи, которая наступила 24-го декабря 1970-го года и продолжалась до 9-го января 1971-го года. В этот период луноход находился в стационарном положении. За второй лунный день «Луноход-1» преодолел расстояние в 1522 метра, а от посадочной платформы его отделяло 1370 метров.

За 35 суток функционирования лунохода, включавших два периода активной работы в условиях лунного дня и лунную ночь, был получен большой объем информации о работе систем и агрегатов самоходного аппарата, его шасси, о результатах исследований Луны и космического пространства. За 14 сеансов радиосвязи, в которых аппарат передвигался и маневрировал на лунной поверхности, было пройдено 1719 метров. Движение по весьма сложному рельефу с препятствиями в виде кратеров, камней, подъёмов и спусков показало хорошую проходимость и манёвренность лунохода. В процессе его работы было получено несколько десятков изображений различных участков лунного ландшафта. По трассе движения постоянно проводились исследования физико-механических свойств поверхностного слоя. С помощью спектрометра определялось в нескольких районах содержание основных химических элементов, образующих лунную породу. Проводились также исследования космических лучей, регулярно измерялись фон внегалактического рентгеновского излучения и рентгеновское излучение из Вселенной от отдельных источников.

Последний успешный сеанс связи с аппаратом был проведён 14-го сентября 1971-го года в 13:05 по Всемирному времени после того, как неожиданно упало давление внутри самоходного аппарата. О завершении программы было объявлено 4-го октября 1971-го года — в 14-ю годовщину запуска первого искусственного спутника Земли.

Реакция мировой общественности была потрясающей. Мысль о том, что на поверхности другого космического тела путешествует аппарат, который был создан человеком, надолго застряла в умах людей. Изображения лунохода днями не сходили со страниц прессы, а последние достижения лунного «танка» всё время освещались средствами массовой информации.

В конечном итоге, луноход преодолел путь длиной 10540 метров, обследовал площадь в 80 000 м² и передал более 20 тысяч изображений, 206 панорам, 25 рентгеновских анализов состава грунта и более 500 результатов физико-механических тестов грунта, полученных с помощью пенетрометра. Это был поистине впечатляющий успех, который принёс не только огромные массивы научных данных, но и вдохновил сотни людей по всему миру посвятить себя исследованию всеобъемлющего космического пространства и покорению далёких миров за бескрайним горизонтом неба.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

40
Войдите, чтобы видеть ещё 31 комментарий, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Расточительная Эллен Рипли
Вечность назад

>Наступает долгожданное 17 ноября 1970 года. Ответственный момент: «Луна-17» должна совершить мягкую посадку на поверхность. К счастью, всё проходит успешно Смотрю я на это, на Луну-Глоб, задачи которой, по сути, просто успешно сесть в 2021-2022, и становится грустно...

Успешный Спок
Вечность назад

А внутри сидел Омон Ра и педали крутил

Весёлый Бори Труно
Вечность назад

Красивый аппарат) Детство.

Показать скрытые комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
If you were unable to log in, try this link.