55 лет успешным полетам к Луне космических аппаратов «Луна-2», «Луна-3»

Редколлегия портала «Планета Королёва» продолжает публикацию материалов, посвященных освоению Луны. 

55 лет назад в СССР были запущены автоматические межпланетные станции (АМС) «Луна-2», «Луна-3», позволившие сделать большой шаг в изучении Луны. Вашему вниманию предлагается редакционная статья «АВТОМАТИЧЕСКИЕ МЕЖПЛАНЕТНЫЕ СТАНЦИИ «ЛУНА-2», «ЛУНА-3».


АВТОМАТИЧЕСКИЕ МЕЖПЛАНЕТНЫЕ СТАНЦИИ «ЛУНА-2», «ЛУНА-3»
55 лет назад в СССР были запущены автоматические межпланетные станции (АМС) «Луна-2», «Луна-3», позволившие сделать большой шаг в изучении Луны

«Луна-2»
14 сентября 1959 года в 00 ч. 02 мин. 24 сек. московского времени советская автоматическая межпланетная станция «Луна-2» впервые в мире достигла поверхности Луны в районе Моря Дождей вблизи кратеров Аристилл, Архимед и Автолик. Впервые в истории был осуществлён космический полёт с Земли на другое небесное тело. Изготовлена станция была в королёвском ОКБ-1. Её масса составляла 390,2 кг. Диаметр шаровидного корпуса – чуть больше 1 метра.

Запуск станции был произведён 12 сентября 1959 года с космодрома Байконур ракетой-носителем (РН) «Восток-Л» семейства Р-7. Чтобы обеспечить достижение аппаратом Луны (со второй космической скоростью), потребовалось осуществить модификацию ракеты-носителя. РН была снабжена третьей ступенью - блоком «Е» с двигателем РД-0105, созданным на предприятии «Конструкторское бюро химавтоматики» (ОКБ-154).

На станции «Луна-2» было установлено научное оборудование - сцинтилляционные счётчики, счётчики Гейгера, магнитометры, детекторы микрометеоритов.


Проводилось исследование магнитных полей Земли и Луны; исследование поясов радиации, расположенных вокруг Земли; исследование интенсивности и вариации интенсивности космического излучения; исследование тяжёлых ядер в космическом излучении; изучение газовой компоненты межпланетного вещества; изучение метеорных частиц.


Подтвердились данные «Луны-1» о том, что Луна не имеет заметного магнитного поля, что вокруг неё нет радиационных поясов. По мере приближения к лунной поверхности было обнаружено некоторое увеличение концентрации газовой компоненты по сравнению с межпланетным пространством.


Одним из важных научных достижений миссии было прямое измерение солнечного ветра.
Траектория станции была задана для прямого попадания в Луну.

Траектория полёта «Луны-2» к Луне

Траектория полёта «Луны-2» к Луне.
Видно положение Луны во время старта с Земли (1), смещение Луны за время полёта станции (1 → 2)


Геоцентрическая часть орбиты «Луны-2» была гиперболической, впервые была превышена вторая космическая скорость. Аппарат не имел собственной двигательной установки, поэтому не было коррекции орбиты, не было и торможения скорости при сближении с Луной. На участке разгона, пока работали системы управления трёх ступеней, последовательно в течение 12 мин. были сформированы последующие траектории полёта так, чтобы попасть в центр видимого диска Луны диаметром всего 3476 км.

• Ошибка в определении скорости ракеты при выключении двигателя всего на один метр в секунду, то есть на 0,01% от величины полной скорости, приводит к отклонению точки встречи с Луной на 250 км
• Отклонение вектора скорости от расчётного направления на одну угловую минуту приведёт к смещению точки встречи на 200 км.
• Отклонение времени старта с Земли от расчётного на десять секунд вызывает смещение точки встречи на поверхности Луны на 200 км.

Очевидно, что обеспечение такой точности управления ракетой представляла собой весьма сложную задачу. Однако она была решена с изумившей мир точностью.
Межпланетная станция «Луна-2» достигла поверхности Луны 14 сентября 1959 года в районе с лунными координатами: 29,1° с.ш., 0° в.д.:

Луна

Место падения станции Луна-2Станция буквально врезалась в Луну со скоростью 3,3 км/сек и разлетелась на части. Специалисты оценили, что взрыв «Луны-2» должен был создать воронку диаметром от 15 до 130 метров.


Момент встречи АМС с Луной зарегистрировали зарубежные и отечественные обсерватории, было даже сфотографировано поднявшееся пылевое облако и произошёл сбой радиосвязи.


На АМС «Луна-2» было установлено 2 вымпела с изображением Герба СССР.


На пятиугольные пластинки были нанесены надписи «СССР» и «СССР сентябрь 1959», один вымпел имел диаметр примерно 100 мм, другой - примерно 150 мм.

 

 

 

 

 

Вымпелы с изображением Герба СССР

Вымпелы с изображением Герба СССР


Будущие космонавты смогут найти фрагменты искусственного космического тела, впервые достигшего нашего естественного спутника в середине ХХ века. Пятиугольные элементы специально чеканились из нержавеющей стали. Освоение чеканки этих исторических пятиугольников началось на Монетном дворе ещё в 1958 году. Монетному двору пришлось чеканить их 5 раз - под каждую новую дату пуска после предыдущей неудачи.


Полёт АМС "Луна-2" имел большой политический резонанс. Руководитель СССР Н.С. Хрущев во время своего первого визита в США в сентябре 1959 года вручил президенту Эйзенхауэру памятный дар - копию этого вымпела. Далее приводим выдержки из книги Б.Е.Чертока "Ракеты и люди" - М.: "Машиностроение", 1999 г.:


"Президент задумчиво взвесил на ладони прославленный на тысячах газетных страниц массивный лунный шарик, солнечный луч празднично блеснул на его отполированных гранях. Президент выразил глубокую благодарность Советскому правительству и сказал, что копию вымпела передаст в музей своего родного города Абилина, чтобы люди могли видеть его", - так описывали этот исторический акт наши корреспонденты, сопровождавшие Хрущёва. За несколько часов до этой торжественной церемонии в Белый дом пришло сообщение, что ракета «Юпитер», призванная вывести на орбиту очередной американский спутник, не взлетела. Через три часа была сделана попытка запуска [другой американской] ракеты «Авангард» [со спутником]. Она также не увенчалась успехом. Узнав об этих событиях, мы отнюдь не злорадствовали..."


Руководитель американской космической программы, бывший главный конструктор немецкой ракеты Фау-2 Вернер фон Браун так оценил запуск «Луны-2»:
"Россия намного обогнала Соединённые Штаты в отношении космических проектов и никакими деньгами нельзя купить упущенное время...".

55 luna 06

Удачной миссии «Луны-2» предшествовало 4 неудачных запуска и одна частично удачная миссия («Луна-1»). Т.е., только с 6-го раза нам удалось «попасть» в Луну. Американцы сделали это ещё позже. Данные по исследованию Луны автоматическими аппаратами в 1958-1966 гг. приведены в таблице. Видно, что Луна открывала свои тайны с большим трудом (красным цветом помечены неудачи). Советские исследователи лидировали в этой тяжелейшей работе. Синим цветом в таблице выделены приоритетные достижения, и все они принадлежат СССР.

Наименование

Дата
запуска

Цели и результаты полета

(Пионер)
(США)

17.08.1958

Попытка достижения Луны. Авария: взрыв ракеты-носителя  (РН) через 77 сек после старта

(Луна)
(СССР)

23.09.1958

Попытка достижения Луны. Авария: разрушение РН через 93 сек после старта вследствие колебаний боковых ступеней

(Луна)
(СССР)

11.10.1958

Попытка достижения Луны. Авария: разрушение РН спустя 104 сек после старта вследствие колебаний боковых ступеней

Пионер-1
(США)

11.10.1958

Попытка достижения Луны. Третья ступень РН не развила полную тягу, аппарат не долетел до Луны. Максимальное удаление от Земли - свыше 100 тыс. км. Исследования радиационных поясов, магнитного поля Земли, впервые проведены измерения плотности микрометеоритов

Пионер-2
(США)

08.11.1958

Попытка достижения Луны. Двигатели 3 ступени РН не включились, аппарат не набрал заданную скорость

(Луна)
(СССР)

04.12.1958

Попытка достижения Луны. Авария: преждевременное выключение двигателей 2 ступени РН

Пионер-3
(США)

06.12.1958

Попытка достижения Луны. 1 ступень РН преждевременно выключилась, аппарат не долетел до Луны. Максимальное удаление от Земли - свыше 100 тыс. км. Исследования радиационных поясов Земли

Луна-1
(СССР)

02.01.1959

4 января 1959 года, спустя 34 часа после запуска, станция прошла в 6 000 километров от поверхности Луны и стала первым аппаратом, пролетевшим вблизи Луны и вышедшим на орбиту вокруг Солнца. Были получены данные о радиационных поясах Земли и солнечном ветре, установлено, что у Луны практически отсутствует магнитное поле (Планировалось падение аппарата на Луну, но его не удалось осуществить из-за неточной работы системы управления РН)

Пионер-4
(США)

06.03.1959

Попытка достижения Луны. Попадание в Луну осуществить не удалось. 6-килограммовый аппарат прошел на расстоянии 60 200 км от Луны и вышел на околосолнечную орбиту

(Луна)
(СССР)

18.06.1959

Попытка достижения Луны. Авария: отказ инерциальной системы управления после 153 секунд полета. Аппарат взорван по команде с Земли

Луна-2
(СССР)

12.09.1959

Первый космический аппарат, совершивший жесткую посадку на Луну в районе кратеров Архимед, Аристилл и Автолик. Доставка на Луну вымпела с гербом СССР. 14 сентября, спустя 33,5 часа после запуска, радиосигналы с "Луны-2" резко прекратились, что подтвердило факт падения станции на Луну. Подтверждено отсутствие у Луны магнитного поля, установлено отсутствие у нее радиационных поясов

Луна-3
(СССР)

04.10.1959

Получены и переданы на  Землю первые фотографии обратной стороны Луны. На борту находилась фотоаппаратура, проявочная машина и сканирующее устройство. 7 октября станция прошла над оборотной стороной Луны на расстоянии около 65 тыс. км. Были сделаны 29 фотографий, покрывающих около 70% площади обратной стороны. На Земле удалось принять лишь 17 фотографий. Фотографии были не очень четкими. Открыты два моря на обратной стороне Луны: Море Москвы и Море Мечты

(Пионер)
(США)

26.11.1959

Попытка достижения Луны. Авария при запуске - разрушение головного обтекателя

(Луна)
(СССР)

15.04.1960

Авария: преждевременное выключение двигателей третьей ступени. Станция удалилась от Земли на 200 тыс. км, затем вернулась к Земле

(Луна)
(СССР)

19.04.1960

Авария: одна из боковых ступеней РН оторвалась от центрального блока сразу после старта

(Пионер)
(США)

25.09.1960

Попытка запуска искусственного спутника Луны. Отказ 2 ступени РН

(Пионер)
(США)

15.12.1960

Попытка запуска искусственного спутника Луны. Взрыв РН через 70 сек после старта на высоте 12 км

Рейнджер-1
(США)

23.08.1961

Авария: отказ 2 ступени РН. Аппарат не вышел на орбиту с апогеем более 1 млн км, как планировалось, а остался на низкой орбите и сгорел в атмосфере Земли

Рейнджер-2
(США)

18.11.1961

Авария: отказ 2 ступени РН. Аппарат не вышел на траекторию со 2 кос-мической скоростью, а остался на низкой орбите и сгорел в атмосфере Земли

Рейнджер-3
(США)

26.01.1962

Аппарат должен был упасть на Луну и провести фотографирование ее поверхности перед падением, но вследствие неисправностей системы управления РН набрал скорость больше расчетной, прошел в 37 тыс. км от Луны и вышел на гелиоцентрическую орбиту. Связь с аппаратом была потеряна, выполнить коррекцию траектории было невозможно

Рейнджер-4
(США)

23.04.1962

Аппарат должен был упасть на Луну и провести фотографирование ее поверхности перед падением, но вследствие неисправностей его аппаратуры оказался неуправляемым. 26 апреля он исчез за краем Луны и вскоре врезался в ее поверхность на невидимой стороне. Рейнджер-4 стал первым американским аппаратом, совершившим жесткую посадку на Луну. Фотографирование лунной поверхности выполнено не было

Рейнджер-5
(США)

18.10.1962

Аппарат должен был упасть на Луну и провести фотографирование ее поверхности перед падением, но вследствие неустановленных неисправностей аппаратура не получала питания от солнечных батарей, а аккумуляторы разрядились и аппаратура отказала. Рейнджер-5 прошел в 725 км от Луны и вышел на гелиоцентрическую орбиту. Получены некоторые данные об интенсивности гамма-излучения в космическом пространстве

Спутник-25
(СССР)

04.01.1963

Автоматическая станция, предназначенная для мягкой посадки на Луну. Из-за неисправностей РН осталась на промежуточной околоземной орбите

(Луна)
(СССР)

03.02.1963

Автоматическая станция, предназначенная для мягкой посадки на Луну. Вследствие неисправностей системы управления не вышла на промежуточную околоземную орбиту и сгорела в атмосфере Земли

Луна-4
(СССР)

02.04.1963

Автоматическая станция, предназначенная для мягкой посадки на Луну. Прошла в 8336 км от Луны и осталась на орбите вокруг Земли с апогеем в 700 тыс. км

Рейнджер-6
(США)

30.01.1964

Аппарат должен был упасть на Луну и провести фотографирование ее поверхности перед падением. Вследствие отказа телекамер изображений не было получено. Рейнджер-6 врезался в Луну в восточной части Моря Спокойствия 2 февраля.

(Луна)
(СССР)

21.03.1964

Автоматическая станция, предназначенная для мягкой посадки на Луну. Вследствие неисправностей ракеты-носителя не вышла на промежуточную околоземную орбиту и сгорела в атмосфере

(Луна)
(СССР)

20.04.1964

Автоматическая станция, предназначенная для мягкой посадки на Луну. Вследствие неисправностей ракеты-носителя не вышла на промежуточную околоземную орбиту и сгорела в атмосфере

Рейнджер-7
(США)

28.07.1964

Аппарат врезался в лунную поверхность 31 июля. За 17 минут до падения началась передача на Землю фотографий лунной поверхности. Передано 4308 кадров хорошего качества. Первый кадр сделан на высоте 2110 км, последний - непосредственно перед падением. На последних кадрах различимы детали поверхности с размером до 0,5 м. Первый полностью успешный полет аппарата серии "Рейнджер"

Рейнджер-8
(США)

17.02.1965

Аппарат врезался в лунную поверхность 20 февраля. За 23 минуты до падения началась передача на Землю фотографий лунной поверхности. Передано 7137 кадров. Первый кадр сделан на высоте 2510 км, последний - непосредственно перед падением. На последних кадрах различимы детали поверхности с размером до 1,5 м

Космос-60
(СССР)

12.03.1965

Автоматическая станция, предназначенная для мягкой посадки на Луну. Вследствие неисправностей РН не перешла с околоземной орбиты на траекторию полета к Луне. Осталась на орбите под названием "Космос-60"

Рейнджер-9
(США)

21.03.1965

Аппарат врезался в лунную поверхность 24 марта. За 19 минут до падения началась передача на Землю фотографий лунной поверхности. Передано 5814 кадров. Первый кадр сделан на высоте 2363 км, последний - непосредственно перед падением. На последних кадрах различимы детали поверхности с размером до 0,3 м. Американские телекомпании транслировали полученные изображения в прямом эфире

(Луна)
(СССР)

10.04.1965

Автоматическая станция для мягкой посадки на Луну. Вследствие неисправностей РН не вышла на промежуточную околоземную орбиту

Луна-5
(СССР)

09.05.1965

Автоматическая станция, предназначенная для мягкой посадки на Луну. Достигла Луны, но из-за отказа тормозных двигателей не смогла произвести мягкую посадку и разбилась о поверхность Луны.

Луна-6
(СССР)

08.06.1965

Автоматическая станция для мягкой посадки на Луну. Вследствие неисправности навигационной системы прошла в 159 612 км от Луны

Зонд-3
(СССР)

18.07.1965

20 июля аппарат прошел на расстоянии около 10 000 км над обратной стороной Луны и передал на Землю 25 фотографий ее поверхности очень высокого качества, охватывающих площадь около 19 000 000 кв. км ее поверхности. Впоследствии аппарат вышел на гелиоцентрическую орбиту, продолжая исследования космического пространства с помощью установленных на его борту научных приборов

Луна-7
(СССР)

04.10.1965

Автоматическая станция, предназначенная для мягкой посадки на Луну. Достигла Луны, но из-за отказа тормозных двигателей не смогла произвести мягкую посадку и разбилась о поверхность Луны

Луна-8
(СССР)

03.12.1965

Автоматическая станция, предназначенная для мягкой посадки на Луну. Достигла Луны, но из-за запоздавшего включения тормозных двигателей не смогла произвести мягкую посадку и разбилась о поверхность Луны

Луна-9
(СССР)

31.01.1966

Первая мягкая посадка на Луну, совершенная 3 февраля. В течение трех дней станция передавала изображения лунной поверхности

Космос-111
(СССР)

01.03.1966

Автоматическая станция, предназначенная для выхода на окололунную орбиту. Вследствие неисправностей РН не сошла с околоземной орбиты

Луна-10
(СССР)

31.03.1966

Первый искусственный спутник Луны. На борту находился ряд научных приборов: гамма-спектрометр, магнетометр, метеоритный детектор, инструменты для изучения солнечной плазмы, а также магнитофон, игравший "Интернационал" для делегатов 23-го съезда КПСС. Проводились исследования гравитационного поля Луны. Связь со станцией поддерживалась до 30 мая

Сервейер-1
(США)

30.05.1966

Первая мягкая посадка американского аппарата на Луну 2 июня 1966 г. Аппарат передал с лунной поверхности на Землю 11 150 фотографий высокого качества. На борту имелся также ряд научных приборов. Связь с аппаратом поддерживалась до 7 января 1967 года

 

«Луна-3»
Третьим приоритетным достижением стал запуск АМС «Луна-3» 4 октября 1959 года. Дата была выбрана не случайно. Выполнение основной задачи, для которой была предназначена эта станция, - фотографирование обратной стороны Луны - было возможно только при запуске в определённый день и час - один раз в месяц.
АМС «Луна-3»И запуск АМС "Луна-3" оказался удачным во всех отношениях. Старт прошёл в намеченное время. "Луна-3" вышла на свою расчётную траекторию, а это было очень важно, так как корректировать траектории полетов тогда еще не умели. Комплекты бортовой и наземной аппаратуры, которые обеспечивали выполнение программы полета, сработали, в основном, успешно.


Комплекс ТВ аппаратуры для получения на Земле фотографий обратной стороны Луны имел название "Енисей" и включал в себя бортовую фототелевизионную камеру (могла работать в двух режимах: "медленном" и "быстром") и два типа приемной аппаратуры: для "быстрого" режима (при подлете к Земле на достаточно близкое расстояние - 40-50 тыс. км) и для "медленного" (когда АМС находилась на больших расстояниях от Земли).


Аппаратура ТВ-комплекса "Енисей" была создана специалистами ВНИИ телевидения. Причем приемные комплексы изготавливались как в стационарном, так и в автомобильном вариантах. Для приёма ТВ-сигнала с АМС были выделены и оснащены соответствующей аппаратурой два наземных измерительных пункта (НИПа): основной в Крыму (на базе Крымской обсерватории в Симеизе), другой – на Камчатке.

 

55 luna 07К 7 октября АМС "Луна-3" достигла района Луны, была проведена (впервые в космической технике) ориентация АМС по опорным объектам - Солнцу и Луне. После этого ориентация АМС поддерживалась автоматически в течение всего времени фотографирования.


После подачи на борт соответствующей команды, в 6 ч. 30 мин. по московскому времени, фототелевизионная камера "Енисей" начала съемку невидимой с Земли стороны Луны. Фотографирование производилось с выдержками 1/200, 1/400, 1/600 и 1/ 800 с в течение 40 мин. фотоаппаратом с двумя объективами, которые имели фокусные расстояния 200 мм и 500 мм. Расстояние от центра Луны при этом было примерно 65000 км. Время запуска АМС, траектория полета, время съемки были рассчитаны таким образом, чтобы на фотографиях была зафиксирована некоторая часть видимой с Земли поверхности нашей спутницы. Это необходимое условие для "привязки" объектов лунной поверхности.


После окончания съемки бортовая фототелевизионная камера "Енисей" автоматически осуществила проявку экспонированной пленки, которая после этого была перемотана в специальный накопитель.

История примененной в камере "Енисей" фотопленки типа АШ шириной 35 мм необычна. По свидетельству специалистов, промышленность СССР к тому времени еще не освоила производства фотопленки, удовлетворявшей необходимым требованиям. Но выручила "русская смекалка". С середины 50-х годов США стали использовать в разведывательных целях воздушные шары, снабженные специальной фотоаппаратурой. Они запускались с военных баз в странах Западной Европы и, следуя по направлению воздушных течений, появлялись над СССР. Сбито этих "шариков" было немало. Фотопленка с этих шаров-шпионов оказалось по своим параметрам пригодна для использования в бортовой аппаратуре "Енисей". Тогда и было принято, в тайне от высокого начальства, решение разрезать её на требуемый размер, отперфорировать и применить для фотографирования невидимой стороны Луны. Отсюда становится понятным озорное обозначение типа фотопленки - "АШ" ("американские шарики").

 

Сразу же после запуска АМС "Луна- 3" С.П. Королев, М.В. Келдыш, Б.Е. Черток и другие заместители и помощники С.П. Королева, Главные конструкторы систем ракеты-носителя и АМС, в том числе Е.Я. Богуславский, Главный конструктор ТВ-комплекса "Енисей" И.Л. Валик и другие, прилетели на Крымский НИП. Включение бортовой аппаратуры АМС производилось непосредственно оттуда в удобное по условиям приема сигнала время.


ТВ-сигнал, принимаемый с "Луны-3", записывался на магнитофон, на 35 мм кинопленку устройствами приемного комплекса "Енисей", воспроизводился на экранах мониторов, на электрохимической бумаге аппаратом открытой записи.

 

55 luna 09
Траектория движения АМС "Луна-3" и Луны


Первое изображение лунной поверхности начало поступать, когда АМС находилась на расстоянии около 470 тыс. км от Земли, что было зафиксировано в "Книге рекордов Гиннеса". И хотя этот и последующие кадры принимались из космоса в "шумах", восторгу специалистов не было предела. По мере приближения АМС к Земле контрастность принимаемых изображений увеличивалась и качество "картинки" улучшалось.


В связи с ограниченными энергоресурсами АМС "Луна-3", а также по условиям приема информации с неё, сеансы связи с АМС проводились, как правило, один раз в сутки.
18 октября, когда АМС подлетела достаточно близко к Земле – на 40-50 тыс. км, на АМС был включен "быстрый" режим. Были получены "картинки" хорошей контрастности и с малыми "шумами". В дальнейшем приём сигналов прекратился. Самая вероятная причина - выход из строя передатчика или источников энергии. По данным специалистов, АМС просуществовала ещё несколько месяцев и сделала 11 витков по своей орбите.


Все плёнки с приёмных комплексов были переданы в Пулковскую обсерваторию для изучения и стали первичным документом для составления Атласа обратной стороны Луны.


В апреле 1960 г. было произведено ещё два запуска АМС с той же целью, что и "Луна-3", но оба они были неудачными. Имевшиеся в наличии "лётные" комплекты бортовой ТВ аппаратуры были израсходованы.


Окончанием темы "Фотографирование обратной стороны Луны" был успешный запуск космического летательного аппарата "Зонд-3", который произвел фотографирование части поверхности Луны, не заснятой ранее АМС "Луна-3", притом с лучшим качеством.


Большинство историков объясняют успехи советской космонавтики того периода гениальностью и организаторскими способностями Главного конструктора С.П. Королёва - руководителя ОКБ-1 (ныне РКК "Энергия"). Нет никаких сомнений в том, что его личность сыграла огромную роль.

О событиях тех лет подробнее рассказано их активным участником Б.Е.Чертоком в увлекательной книге "Ракеты и люди", цитату из которой мы уже приводили.

Работа художника А.К. Соколова  АМС "Луна-3"

Работа художника А.К. Соколова
АМС "Луна-3"

 

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 5.00 (2 Голосов)

 

Международная космическая станция Автоматические космические системы Роскосмос РКК Энергия "Морской старт" и "Наземный старт" "Морской старт" и "Наземный старт"