Непознанная Вселенная. Астрономические статьи

Автор И. С. Болховитин. (Впервые опубликовано в журнале "Земля и Вселенная № 5 за 1992 год)

В начале июня 1973 г. закончил свой уникальный поход по Луне автоматический аппарат "Луноход-2". Теперь, спустя 30 лет, мы снова вспоминаем, как это было... Первой автоматической самоходной лабораторией на поверхности нашего спутника стал "Луноход-1" Он начал свою работу 17 ноября 1970 г., а завершилась она 30 сентября 1971 г. 10 ноября 1970 г. в 17 ч 44 мин с Байконура стартовала станция "Луна-17".

Через 12 мин она отделилась от последней ступени ракеты-носителя "Протон", а ровно через два часа начался сеанс радиосвязи, длившийся до самой мягкой посадки 17 ноября в 6 ч 46 мин 50 с.

Точно в расчетное время, когда станцию и поверхность Луны разделяло 22 км, заработал тормозной двигатель. Скорость, почти 1,7 км/с, снизилась до нуля, и с высоты 2,3 км станция с выключенным двигателем начала свободное падение. На высоте 700 м двигатель вновь ожил и "Луна-17" зависла в 20 м над поверхностью.

Вместо основного заработал двигатель малой тяги, и станция плавно снизилась. На высоте 1-2 м двигатель выключился, и станция совершила мягкую посадку в районе моря Дождей, в точке с координатами 38°17" с. ш. и 35°00" з. д. После тщательной проверки работоспособности всех приборов и систем были раскрыты трапы, и "Луноход-1", укрепленный в верхней части космического аппарата, съехал на грунт.

На схеме показаны пути "Лунохода-1" и "Лунохода-2". Для увеличения изображения нажать на него.

"Луноход-1": научная программа. Перед учеными стояло несколько задач:

Выяснить, каковы же возможности подвижного автоматического аппарата, исследовать внешние условия на поверхности и произвести светолокацию Луны, использовав уголковый отражатель, укрепленный на "Луноходе". Прежде всего, нужно было "прочувствовать аппарат". В процессе работы оценивалось его поведение на крутых склонах, в каменистых районах, изучалась вероятность попадания в неожиданную опасную ситуацию, стойкость к сильным температурным изменениям (ведь температура менялась от -140° до +140° С!).

Ученых интересовали влияние солнечной радиации на перегрев двигателей, точность учета пройденного пути и работа навигационных приборов. Искусство управления аппаратом совершенствовалось "на ходу". В первые часы работы операторы, управлявшие движением "Лунохода", конечно, вели машину с чрезвычайной осторожностью, придерживаясь пословицы "семь раз отмерь, один - отрежь".

Но вскоре они уже научились быстро принимать решения и уверенно ориентировались в транспортной обстановке. А она оказалась отнюдь не простой. Каждые 800-1000 м "Луноход-1" оказывался в трудных ситуациях, попадая то на склоны, достигающие крутизны в 30°, то в глубокие каменистые кратеры, откуда приходилось выбираться, иной раз подолгу маневрируя. Буксование достигало 80 %. Когда на третий лунный день аппарат возвратился к месту посадки, ученые смогли оценить ошибку измерения пройденного пути: 30 м на 3500 пройденных метров.

Во время движения машины установленная на ее борту малокадровая телевизионная система постоянно передавала на Землю телевизионные изображения местности. Поле ее зрения составляло 38°Х Х50°. Для более широкого обзора использовалась панорамная телевизионная камера, которая позволяла отснять круговую панораму за 25 мин с разрешением 0,06° (при угле зрения по высоте 30°).

На "Луноходе-1" был установлен набор научной аппаратуры для изучения внешних условий на Луне. Даже шасси аппарата использовалось как прибор для изучения рельефа и построения топографической карты местности, определения механических свойств грунта, температуры лунной поверхности и других параметров.

Съемка рельефа осуществлялась по оценкам наклона "Лунохода" на разных участках пути, через каждые 0,4 м при известном курсовом угле. Механические свойства грунта исследовались несколькими методами. Первый и основной - замеры различных характеристик поверхности специальным прибором оценки проходимости (ПРОП). Второй метод - измерения с помощью самого шасси, по параметрам работы колес аппарата (загрузка двигателей, буксование). Третий метод - оценка свойств поверхности по глубине колеи, изучавшейся по телевизионным изображениям,- тоже дал хорошие результаты.

Грунт исследовался регулярно по всей трассе. Прибором ПРОП было выполнено 537 измерений на трассе длиной в 10,5 км, т. е. в среднем через каждые 20 м, а в промежутках получались данные двумя другими способами (совместный анализ повышал достоверность исследований). При движении оценивалась и прочность попадавшихся камней.

Наряду с прочными монолитами камней встречались и ловко "маскировавшиеся" под них рыхлые камнеподобные образования. Специалистам удалось определить, что на склонах лунный грунт менее прочен, чем фрагмент панорамы, переданной на Землю "Луноходом-1". В центре выделяется корпус одной из камер аппарата на горизонтальной поверхности. А этот вопрос был весьма актуальным, ведь на слабых грунтах машину подстерегала опасность буксования - она могла "зарыться" в грунт. Кроме того, с помощью шасси оценивалась температура поверхности Луны, причем делалось это во время каждого сеанса связи при разных высотах Солнца: над горизонтом от 5° утром до 52° - днем.

По телевизионным изображениям было проведено крупномасштабное картографирование местности в пределах "видимости" телевизионных систем (обследованы кратеры, изучены каменистые районы, получены статистические данные по распределению разного рода неровностей рельефа, проанализирован гранулометрический состав поверхности и оценена толщина раздробленного метеоритами слоя поверхности Луны).

Комплекс научной аппаратуры, установленной на "Луноходе-1", позволил проникнуть в более скрытые тайны Луны: спектрометрическим устройством "Рифма" удалось определить химический и минералогический состав пород нашего спутника, Рентгеновский телескоп исследовал космическое излучение, а радиометр передавал на Землю данные о космических лучах малой энергии и об активности Солнца. Эксперимент по лазерной локации уголкового отражателя был выделен особо.

Его основная цель - измерение точного расстояния от Земли до Луны - дала бы возможность проверить справедливость теоретических расчетов, учитывающих различного рода возмущения. Величина расхождения между теорией и практикой позволила бы ответить на вопрос - имеет ли смысл поиск более точной теории, чем существующая ныне, которая дает точность в несколько километров. Подобные опыты уже проводились с начала 60-х годов.

В американских работах 1962-1963 гг. была тщательно отработана методика эксперимента (погрешность измерений составила 150 м). Советские же опыты (1965 г.) дали результат с погрешностью 200 м. На "Луноходе-1" был установлен изготовленный во Франции уголковый отражатель, обладающий тем свойством, что отраженный луч всегда возвращается параллельно падающему, под каким бы углом падающий луч ни пришел. Сеансы лазерной локации были проведены одновременно из Крымской астрофизической обсерватории и из ; французской обсерватории Пик-дю-Миди. : Поскольку на призмы отражателя влиял нагрев солнечным излучением, эксперимент проводился только ночью.

Это создавало новые проблемы, основные из которых - создание лазерно-локационной аппаратуры, установленной на телескопе диаметром 2,6 м, и точное наведение телескопа в условиях лунной ночи, когда не видно никаких "опорных точек". Но проблемы все же были решены, и в результате были получены точные данные о расстоянии до Луны, отличавшиеся от расчетных на 800-900 м. Это нацеливает исследователей либо на поиск более точной теории, либо на поиски ошибок в определении расчетных параметров приборов.

...Прошло одиннадцать лунных дней и ночей. На двенадцатый день ответа на запрос о готовности продолжать работу от аппарата не последовало. "Луноход-1" прекратил свое активное существование. Потом на Луну был запущен "Луноход-2".

Он проработал в заливе Лемонье с 16 января по 6 июня 1973 г., т. е. в 2,5 раза меньше, чем "Луноход-1", хотя и прошел за это время путь в 3,6 раза больший - 37 км. "Луноход-2" делал меньше остановок, совершая безостановочные рейды в течение более длительных отрезков времени, до 7 мин 17 с, но эффект мог бы быть существенно большим, если бы не была нарушена навигационная система, в результате чего приходилось ориентироваться по окружающей обстановке и по Солнцу, а положение корпуса определять по загрузкам на колесах. Тем не менее, управлялся "Луноход-2" более уверенно, чем его предшественник - сказывался опыт вождения, решения частных задач и, в какой-то степени, меньшее стремление к рискованным экспериментам.

Если при вождении "Лунохо-да-1" часто пытались спускаться в глубокие кратеры, то на втором аппарате старались пройти трассу с наименьшим риском, хотя и посещали для съемок и проведения научных экспериментов наиболее интересные ландшафтные образования - кратеры, борозды, холмы. В среднем за лунный день работы на движение "Лунохода-2" тратилось 20-22 % времени, на научные эксперименты в режиме стоянки -- 40-43 %, остальное время было потрачено на анализ обстановки, принятие решений, формирование и выдачу радиокоманд.

"Луноход-1" и "Луноход-2" останутся на Луне свидетельствами человеческого гения и памятниками первым планетоходам. Надолго запечатлены на поверхности нашего спутника и следы этих машин. Может быть когда-нибудь люди отыщут и вновь "оживят" их, и они продолжат работу в качестве транспортных средств, ведь механизмы луноходов целы.

Или их просто захотят поместить в музеи... Сейчас человек как бы готовится к новому прыжку в космос: к Луне, Марсу, а может быть, и к другим планетам и их спутникам. Он разрабатывает новую планетоходную технику. Но то, что дали "Луноходы", можно оценить как фундамент, на котором будет базироваться развитие транспортной робототехники будущего.