Полеты автоматических станций к Луне и планетам

В. Ю. КАРФИДОВ






ПОЛЕТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ КЛУНЕ И ПЛАНЕТАМ

Справочник












Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2023

УДК 629.78 ББК39.62
    К21





Рецензент:
начальник отдела ПАО «РКК „Энергия¹¹» А. И. Спирин








    Карфидов, В. Ю.
К21 Полеты автоматических станций к Луне и планетам : справочник / В. Ю. Карфидов. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. -356 с. : ил., табл.
       ISBN 978-5-9729-1404-3

       Собрана и систематизирована краткая информация о полетах автоматических межпланетных станций (АМС), включая отработочные и неудачные запуски, а также об автоматических самоходных станциях, доставленных на Луну и планеты Солнечной системы. Справочник охватывает период с 1958 по 2022 годы.
       Для научных и практических работников, интересующихся ракетной техникой и космонавтикой. Может быть полезно студентам и аспирантам ракетно-космических направлений подготовки.

УДК629.78
ББК39.62







В авторской редакции








ISBN 978-5-9729-1404-3

© Карфидов В. Ю., 2023
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

ОГЛАВЛЕНИЕ



ГЛАВА 1.   ПОЛЕТЫ АМСКЛУНЕ........................................................9
   1.1. ЛУННЫЕ АМССССР/РОССИИ.....................................................9
     1.1.1. Программа «Е».........................................................9
     1.1.2. Попадание в Луну......................................................9
     1.1.3. Фотосъемка невидимой стороны Луны....................................10
     1.1.4. МягкаяпосадканаЛуну..................................................11
     1.1.5. Первые лунные спутники...............................................13
     1.1.6. Лунные АМС второго этапа.............................................15
     1.1.7. «Лунный трактор».....................................................15
     1.1.8. За лунным камнем.....................................................18
     1.1.9. Лаборатория на орбите ИСЛ............................................19
     1.1.10. АМС «Луна-25»-«Луна-28».............................................21
     1.1.11. Запуски советских АМС к Луне........................................23
   1.2. ЛУННЫЕ АМС США...........................................................28
     1.2.1. Лунные AMC «Pioneer».................................................28
     1.2.2. АМС «Ranger».........................................................30
     1.2.3. Программа «Surveyor».................................................33
     1.2.4. AMC «Lunar Orbiter»..................................................34
     1.2.5. КА «Explorer» на окололунной орбите..................................36
     1.2.6. AMC «Clementine».....................................................37
     1.2.7. AMC «Lunar Prospector»...............................................38
     1.2.8. AMC «Lunar Reconnaissance Orbiter»...................................39
     1.2.9. ЗOНД«LCROSS».........................................................40
     1.2.10. KA«ARTEMIS».........................................................41
     1.2.11. АМС «GRAIL».........................................................42
     1.2.12. AMC«LADEE»..........................................................43
     1.2.13. Лунные кубсаты......................................................44
     1.2.14. Запуски американских АМСкЛуне.......................................46
   1.3. ЛУННЫЕ АМС КИТАЯ.........................................................51
     1.3.1. Лунные спутники......................................................51
     1.3.2. Доставка луноходов...................................................52
     1.3.3. Вспомогательные AMC..................................................55
     1.3.4. Доставка лунного грунта..............................................56
     1.3.5. Запуски к Лунекитайских AMC..........................................59
   1.4. ЕВРОПЕЙСКАЯ ЛУННАЯ АМС...................................................60
     1.4.1. AMC «SMART-1»........................................................60
   1.5. ЛУННЫЕ АМС ЯПОНИИ........................................................61
     1.5.1. AMC «Hiten» («Muses-А»)..............................................61
     1.5.2. AMC «Kaguya».........................................................62
     1.5.3. МИНИ-АМС «omotenashi».................................................63
     1.5.4. Микро-луноход «TLR»...................................................64
     1.5.5. Запуски японских AMC к Луне...........................................64
   1.6. ЛУННЫЕ АМСИНДИИ..........................................................65
     1.6.1. AMC «Chandrayaan- 1».................................................65
     1.6.2. AMC «Chandrayaan-2»..................................................66
     1.6.3. Запуски индийских AMC к Луне..........................................68

3

   1.7.  ЮЖНО-КОРЕЙСКАЯ ЛУННАЯ АМС.................................................68
     1.7.1. АМС «ДАНУРИ»...........................................................68
   1.8.  АМС ОБЪЕДИНЕННЫХ АРАБСКИХ ЭМИРАТОВ........................................69
     1.8.1. Луноход «Rashid».......................................................69
   1.9.  АМС ЧАСТНЫХ КОМПАНИЙ......................................................69
     1.9.1. Конкурс «Google Lunar Х-Prize»..........................................69
     1.9.2. Программа CLPS.........................................................71
   1.10. ЛУНА, КАК «ПРОМЕЖУТОЧНАЯ СТАНЦИЯ».........................................72
   1.11. КООРДИНАТЫ МЕСТ ПОСАДОК И ПАДЕНИЙ НА ЛУНУ.................................73
ГЛАВА 2. ПОЛЁТЫ АМС К МАРСУ........................................................80
   2.1.  МАРСИАНСКИЕ АМС СССР / РОССИИ.............................................80
     2.1.1. ПерваяАМС..............................................................80
     2.1.2. МАРСИАНСКИЕ АМС 2МВ....................................................80
     2.1.3. Марсианские АМС ЗМВ....................................................81
     2.1.4. АМС «марс» М-69 (2М)...................................................83
     2.1.5. АМС «МАРС» М-71 (ЗМ)...................................................84
     2.1.6. АМСМ-73(ЗМ2)...........................................................87
     2.1.7. АМС «Фобос» 1Ф.........................................................89
     2.1.8. АМС «Марс-96»..........................................................91
     2.1.9. Проект АМС М2 («Марс-98»)..............................................94
     2.1.10. Проект МЗ («Марс-2001»)...............................................95
     2.1.11. Проект М1М («Марсоход-2»).............................................96
     2.1.12. Программа «На Марс-вместе»............................................96
     2.1.13. АМС «Фобос-Грунт».....................................................97
     2.1.14. АМС «Казачок» («ExoMars-2022»)........................................99
     2.1.15. Запуски АМС СССР / России к Марсу....................................100
   2.2.  МАРСИАНСКИЕАМССША........................................................103
     2.2.1. Марсианские АМС «Mariner».............................................103
     2.2.2. АМС «Viking»..........................................................107
     2.2.3. АМС «Mars Observer»...................................................110
     2.2.4. АМС «Mars Global Surveyor»............................................111
     2.2.5. АМС «Mars Pathfinder» / «Sojourner»...................................112
     2.2.6. АМС «Mars Climate Orbiter»............................................114
     2.2.7. АМС «Mars Polar Lander»...............................................115
     2.2.8. Зонды-пенетраторы «deep Space 2»......................................117
     2.2.9. «Mars Surveyor 2001»..................................................118
     2.2.10. Марсоход «Athena»....................................................118
     2.2.11. АМС «2001 Mars Odyssey»..............................................119
     2.2.12. Марсоходы «MER» («Spirit» и «Opportunity»)...........................120
     2.2.13. АМС «Mars Reconnaissance Orbiter»....................................121
     2.2.14. АМС «Mars Science Laboratory» («Curiosity»)..........................123
     2.2.15. АМС «Phoenix»........................................................125
     2.2.16. АМС «Insight»........................................................127
     2.2.17. МИНИ-АМС «Marco».....................................................128
     2.2.18. АМС «maven»..........................................................129
     2.2.19. Марсоход «SER 2020» («Perseverance»).................................129
     2.2.20. «Ingenuity» («Mars Helicopter Scout»)................................130
     2.2.21. Доставка марсианского грунта.........................................131
     2.2.22. Запуски американских АМС к Марсу.....................................132
   2.3.  МАРСИАНСКИЕ АМС ESA......................................................136
     2.3.1. «Mars Express»/«Beagle 2».............................................136
     2.3.2. «ExoMars-2016» («TGO»/«Schiaparelly»).................................138

4

Оглавление

    2.3.3. «ExoMars-2022» («Rosalind Franklin»)...........................139
  2.4. МАРСИАНСКИЕ АМС КИТАЯ.............................................141
    2.4.1. АМС«Инхо-1»...................................................141
    2.4.2. АМС«ТЯНЬВЭНЬ-1» / «Чжужун»....................................141
    2.4.3. Доставка марсианского грунта..................................142
  2.5. МАРСИАНСКАЯ АМС ЯПОНИИ............................................143
    2.5.1. АМС «Nozomi» («Planet в»)......................................143
  2.6. МАРСИАНСКАЯ АМС ИНДИИ.............................................145
    2.6.1. АМС «MANGALYAAN»..............................................145
  2.7. МАРСИАНСКАЯ АМС АРАБСКИХ ЭМИРАТОВ.................................146
    2.7.1. АМС «Аль-Амаль»...............................................146
  2.8. ГРАВИТАЦИОННЫЕ МАНЕВРЫ ОКОЛО МАРСА................................147
  2.9. КООРДИНАТЫ МЕСТ ПОСАДОК И ПАДЕНИЙ АМС НА МАРС.....................148
ГЛАВА 3. ПОЛЕТЫ АМСКВЕНЕРЕ...............................................151
  3.1. СОВЕТСКИЕ АМС«ВЕНЕРА».............................................151
    3.1.1. На очереди-«Утренняя Звезда»..................................151
    3.1.2. АМС 2МВ для полетов к Венере..................................151
    3.1.3. Венерианские АМС ЗМВ..........................................153
    3.1.4. Второе поколение АМС «Венера».................................155
    3.1.5. третье поколение АМС «Венера».................................158
    3.1.6. Проекты AMC5B и «Вега»........................................163
    3.1.7. Долгоживущая венерианская станция.............................167
    3.1.8. Запуски советских АМС к Венере................................168
  3.2. ВЕНЕРИАНСКИЕ АМС США..............................................171
    3.2.1. Венерианские АМС «Pioneer»....................................171
    3.2.2. AMC «Mariner» для исследования Венеры.........................172
    3.2.3. AMC «Pioneer Venus»...........................................175
    3.2.4. AMC «Magellan»................................................179
    3.2.5. Проект «DAVINCI+».............................................181
    3.2.6. Проект «VERITAS»..............................................181
    3.2.7. Запуски американских АМС к Венере.............................182
  3.3. ВЕНЕРИАНСКИЕ АМС ЕВРОПЫ...........................................183
    3.3.1. АМС «Venus Express»...........................................183
    3.3.2. Проект «Envision».............................................184
  3.4. ВЕНЕРИАНСКИЕ АМС ЯПОНИИ...........................................185
    3.4.1. АМС «Akatsuki» («Planet с»)...................................185
    3.4.2. AMC«IKAROS»...................................................186
    3.4.3. KA «UNITEC-1» («Shin'EN»).....................................187
  3.5. ЧАСТНЫЕ АМС.......................................................188
    3.5.1. Венерианская AMC компании Rocket Lab..........................188
  3.6. МИМО ВЕНЕРЫ К ЮПИТЕРУ.............................................189
  3.7. КООРДИНАТЫ МЕСТ ПОСАДОКАМС НА ВЕНЕРУ..............................190
ГЛАВА 4. ПОЛЕТЫ АМСКМЕРКУРИЮ.............................................193
  4.1. МЕРКУРИАНСКИЕАМС США..............................................193
    4.1.1. AMC «Mariner 10»...............................................193
    4.1.2. AMC «Messenger»................................................194
  4.2. МЕРКУРИАНСКАЯ АМС ЕВРОПЫ / ЯПОНИИ.................................196
    4.2.1. AMC «BEPICOLOMBO»..............................................196
ГЛАВА 5. ПОЛЕТЫ АМСКВНЕШНИМ ПЛАНЕТАМ......................................199
  5.1. ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ ЮПИТЕРА.......................................199

5

     5.1.1. AMC «PlONBER-Ю» И «PlONBER-П»......................................199
     5.1.2. Программа «Большой тур»............................................201
     5.1.3. АМС «MJS-77» («VOYAGER-1»И «Voyager-2»)............................202
     5.1.4. АМС «Galileo»......................................................205
     5.1.5. АМС «Juno».........................................................210
     5.1.6. Проект АМС «Europa Clipper»........................................213
     5.1.7. Проект АМС «Laplace» - «JGO».......................................214
     5.1.8. Проект АМС «JUICE».................................................214
     5.1.9. Пролеты системы Юпитера............................................216
   5.2. ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМЫ САТУРНА...........................................217
     5.2.1. АМС «PIONEER-11»...................................................217
     5.2.2. АМС «VOYAGER-1» И «VOYAGER-2»......................................218
     5.2.3. АМС «Cassini»......................................................220
     5.2.4. АМС «Huygens»......................................................231
     5.2.5. Проект «Dragonfly».................................................233
   5.3. ПОЛЕТ К УРАНУ И НЕПТУНУ................................................234
     5.3.1. АМС «VOYAGER-2»....................................................234
   5.4. ПОЛЕТ К ПЛУТОНУ........................................................237
     5.4.1. АМС «New Horizons».................................................237
ГЛАВА 6. ИССЛЕДОВАНИЯ СОЛНЦА И МЕЖПЛАНЕТНОГО ПРОСТРАНСТВА 240
   6.1. АМЕРИКАНСКИЕАМС........................................................240
     6.1.1. АМС «PIONEER-5»....................................................240
     6.1.2. АМС «Extended Pioneer».............................................240
     6.1.3. AMC«ISEE-3»........................................................241
     6.1.4. АМС «Genesis»......................................................242
     6.1.5. АМС «Stereo».......................................................243
     6.1.6. АМС «Parker Solar Probe»...........................................244
   6.2. СОЛНЕЧНЫЕЗОНДЫ ФРГ.....................................................247
     6.2.1. АМС «Helios».......................................................247
   6.3. СОЛНЕЧНЫЕЗОНДЫ ESA.....................................................248
     6.3.1. AMC«ULYSSES».......................................................248
     6.3.2. KA«SOHO»...........................................................249
     6.3.3. AMC «Solar Orbiter»................................................250
   6.4. КУБСАТЫ НА ГЕЛИОЦЕНТРИЧЕСКОЙ ОРБИТЕ....................................252
   6.5. КТО БЫЛ БЛИЖЕ К СОЛНЦУ.................................................253
ГЛАВА 7. ПОЛЕТЫ АМС К КОМЕТАМ И АСТЕРОИДАМ.....................................254
   7.1. ПОЛЕТ СОВЕТСКИХ АМС К КОМЕТЕ ГАЛЛЕЯ....................................254
     7.1.1. АМС 5ВК «вега».....................................................254
   7.2. АМЕРИКАНСКИЕ АМС - ИССЛЕДОВАТЕЛИ КОМЕТ И АСТЕРОИДОВ....................256
     7.2.1. АМС «ICE» («ISEE-3»)...............................................256
     7.2.2. Пролет АМС «Galileo» около астероидов..............................257
     7.2.3. AMC«CRAF»..........................................................257
     7.2.4. АМС «Clementine»...................................................260
     7.2.5. АМС «NEAR Shoemaker»...............................................260
     7.2.6. АМС «Deep Space 1».................................................262
     7.2.7. АМС «Stardust».....................................................263
     7.2.8. АМС «CONTOUR»......................................................266
     7.2.9. АМС «Deep Impact»..................................................267
     7.2.10. AMC «Dawn»........................................................270
     7.2.11. AMC «New Horizons»................................................274
     7.2.12. AMC «OSIRIS-REX»..................................................275

6

Оглавление

    7.2.13. AMC«LUCY»....................................................279
    7.2.14. AMC «DART»...................................................280
    7.2.15. Проект AMC «Psyche»..........................................281
    7.2.16. КУБСАТ «NEA Scout»...........................................281
    7.2.17. Американские кометно-астероидные AMC.........................282
  7.3.  ПОЛЕТЫ ЯПОНСКИХ AMC К КОМЕТАМ И АСТЕРОИДАМ.......................284
    7.3.1.  AMC «Planet А»...............................................284
    7.3.2.  AMC «Hayabusa» («Muses-С»)...................................286
    7.3.3.  AMC «Hayabusa 2».............................................291
    7.3.4.  AMC «Procyon»................................................297
    7.3.5.  KA «Despatch»................................................298
    7.3.6.  KA«SHIN'EN2».................................................298
    7.3.7.  Запуски японских AMC к кометам и астероидам..................299
  7.4.  ЕВРОПЕЙСКИЕ AMC..................................................300
    7.4.1.  AMC«Giotto»..................................................300
    7.4.2.  AMC «Rosetta»................................................302
    7.4.3.  AMC «LICIACUBE»..............................................307
    7.4.4.  Проект AMC «Hera»............................................308
    7.4.5.  Проект AMC «Comet Interceptor»...............................308
  7.5.  ИЗУЧЕНИЕ АСТЕРОИДОВ КИТАЕМ.......................................309
    7.5.1.  АМС«Чанъэ2»..................................................309
    7.5.2.  АМС«ЧжэнХэ»..................................................310
  7.6.  ИССЛЕДОВАНИЕ АСТЕРОИДОВ В ПОЯСЕ КОЙПЕРА..........................311
    7.6.1.  Полет AMC «New Horizons».....................................311
ГЛАВА 8.   ПОЛЕТЫ ЗА ПРЕДЕЛЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ...........................313
  8.1.  ПРЕДЕЛЫ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ........................................313
  8.2.  АМС «PIONEER-Ю» И «PIONEER-11»...................................315
  8.3.  АМС «VOYAGER-1» И «VOYAGER-2»....................................316
  8.4.  АМС «NEW HORIZONS»...............................................317
  8.5.  РУКОТВОРНЫЕ ОБЪЕКТЫ ЗА ПРЕДЕЛАМИ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ...............317
ГЛАВА 9. АМСВТОЧКАХЛИБРАЦИИ..............................................319
  9.1.  ТОЧКИЛИБРАЦИИ....................................................319
  9.2.  АМС «ISEE-З».....................................................320
  9.3.  АМС «WIND».......................................................320
  9.4.  КА «АСЕ».........................................................320
  9.5.  КА «WMAP»........................................................320
  9.6.  ПРОЕКТ КА «TRIANA»...............................................321
  9.7.  КА «DSCOVR»......................................................321
  9.8.  КА «LISA PATHFINDER».............................................322
  9.9.  КУБСАТ В ТОЧКЕ ЛИБРАЦИИ..........................................323
ГЛАВА 10. КОСМИЧЕСКИЕТЕЛЕСКОПЫ...........................................325
  10.1. КА «HUBBLE»......................................................325
  10.2. КА «SIRTF» («SPITZER»)...........................................326
  10.3. КА «KEPLER»......................................................326
  10.4. КА «HERSCHEL»....................................................327
  10.5. КА «PLAN^».......................................................328
  10.6. КА «GAIA»........................................................328
  10.7. КА «СПЕКТР-РГ»...................................................328
  10.8. КА «NGST» («JAMES WEBB»).........................................329
  10.9. КА «EUCLID»......................................................329

7

  10.10. ПРОЕКТ КА «WFIRST»................................................330
  10.11. КА «PLATO»........................................................330
  10.12. КА «ARIEL»........................................................331
  10.13. ПРОЕКТ «NEOCAM»...................................................331
ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................333
  ПРИЛОЖ   ЕНИЕ 1. ТЕМАТИЧЕСКИЕ ПРОГРАММЫ NASA.............................333
    1.1.  Программа «Pioneer»..............................................333
    1.2.  Программа «Mariner»..............................................336
    1.3.  Платформа «Mariner Мк-2».........................................340
    1.4.  Программа «Planetary Observer»...................................341
    1.5.  Программа «Discovery»............................................341
    1.6.  Программа «New Frontiers»........................................342
    1.7.  Программа «New Millenium»........................................343
    1.8.  Программа «Prometheus»...........................................343
  ПРИЛОЖЕНИЕ 2.   ТЕМАТИЧЕСКИЕ ПРОГРАММЫ    ESA............................344
    2.1.  Программа «SMART»................................................344
    2.2.  Программа «Horizon 2000».........................................344
    2.3.  Программа «Horizon 2000+»........................................344
    2.4.  Программа «Cosmic Vision 2005-2015»..............................344
    2.5.  Программа «Cosmic Vision 2015-2025»..............................345
  ПРИЛОЖЕНИЕ 3.   РАБОЧАЯ НУМЕРАЦИЯ АМС, РАЗРАБОТАННЫХ JPL.................348
  ПРИЛОЖЕНИЕ 4. ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И АББРЕВИАТУР..........................349
  ПРИЛОЖЕНИЕ 5.   СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ     ИСТОЧНИКОВ.....................351

8

Глава 1.



            Полеты АМС к Луне



        1.1. Лунные АМС СССР/России


    1.1.1. Программа«Е»

После запуска первого искусственного спутника Земли следующей задачей было достижение Луны, как ближайшего к Земле небесного тела. В 1957 году в ОКБ-1, руководимом С.П. Королевым, были сформулированы следующие первоочередные задачи для лунных АМС:
       Е1  - прямое попадание в Луну;
       Е2  - облет Луны для фотографирования стороны Луны, невидимой с Земли;
       ЕЗ  - фотографирование обратной стороны Луны с высоким разрешением;
       Е4  - доставка на Луну ядерного заряда для наблюдения факта попадания в Луну;
       Е5  - создание искусственного спутника Луны.
В 1959 году были поставлены еще две задачи для лунных аппаратов:
       Е6  - мягкая посадка на поверхность Луны;
       Е7  - передача телевизионного изображения Луны с орбиты искусственного спутника Луны.
В I960 году появился проект Е8 - доставка на Луну самоходной АМС («Лунохода»).
Индекс «Е» был принят в связи тем, что третья ступень РН 8К72, на которой монтировались первые АМС при запусках к Луне, имела наименование «блок Е». Отсюда - объект Е1,Е2и т.д.


    1.1.2. Попадание в Луну

Е1 - простейший вариант АМС для достижения Луны. АМС была выполнена в виде сферического контейнера, внутри которого устанавливались радиопередатчики, источники электроэнергии, и научная аппаратура для измерения параметров межпланетной среды:
       -  трехкомпонентный магнитометр;
       -  два газоразрядных счетчика корпускулярных частиц;
       -  два пьезоэлектрических детектора

Рис. 1. АМС типа Е1 («Луна-1»)

          микрометеоритов;
       -  детектор космического излучения;

       - четыре ловушки заряженных частиц.

В контейнере находился также вымпел - металлическая сфера, составленная из пятигранных пластин с изображением герба СССР. Рассчитывалось, что при ударе о поверхность Луны АМС разрушится, но вымпел останется целым и, возможно, будет найден в будущем. Диаметр сферической оболочки - 800 мм, максимальный поперечный размер корпуса -850 мм.

Запуск АМС Е1 производился РН 8К72 - трехступенчатым вариантом ракеты Р-7. После окончания работы З-й ступени РН (блок Е) АМС пружинным толкателем отделялась от ступени, однако, оба объекта продолжали лететь по близким траекториям, что позволило часть аппаратуры устанавливать не внутри корпуса АМС, а на З-й ступени РН. Суммарная масса З-й ступени -1 472 кг, в т.ч. масса полезной нагрузки - З61,З кг. Масса собственно АМС Е1 - 187 кг.
Было выполнено четыре попытки запуска АМС типа Е1. Первые три закончились аварией 1-й или 2-й ступеней РН, и только с четвертого раза (запуск 02 января 1959 года) удалось отправить АМС на траекторию полета к Луне. АМС, получившая название «Луна-1», пролетела мимо Луны на расстоянии около 6 400 км от поверхности и вышла на гелиоцентрическую орбиту, став первым в мире искусственным объектом, покинувшим поле тяготения Земли. В периодической печати АМС называлась также «Мечта».

9

Глава 1. Полеты АМС к Луне

Е1А - вариант АМС, отличающийся от АМС Е1 незначительной доработкой бортовой аппаратуры. Так, в частности, были установлены шесть (вместо двух) газоразрядных счетчиков, улучшенный пьезоэлектрический детектор. Масса полезной нагрузки - около 390 кг, в т.ч. собственно АМС -около 190 кг.
Было осуществлено два запуска АМС типа Е1А, один закончился аварией РН. Вторым запуском, осуществленным 14 сентября 1959 года, была решена задача первого этапа лунной программы -АМС, получившая название «Луна-2», достигла поверхности Луны вблизи восточной границы Моря Ясности. Примерные координаты точки падения АМС - 30° с.ш., 0° в.д.


    1.1.3. Фотосъемка невидимой стороны Луны


Е2А - проект АМС для фототелевизионной съемки обратной стороны Луны. Состав аппаратуры:

       -  фототелевизионное устройство (ФТУ) «Енисей-2»;

       -  детектор микрометеоритных частиц;
       -  детектор космического излучения.



1  - ленточные антенны
2  - воздуховод вентилятора
3  - протонная ловушка
4  - малая солнечная батарея
5  - масс-спектрометр
6  - солнечные датчики переворота
7  - регистратор метеорных частиц
8  - штыревые антенны
9  - лунные датчики
10  - крышка иллюминатора
11  - большая солнечная батарея
12  - жалюзи
13  - привод системы терморегулирования
14  - пневмоблок системы ориентации
15  - солнечные датчики
16  - управляющие сопла


Рис. 2. АМС типа Е2А («Луна-3»)


Комплект аппаратуры «Енисей-2», устанавливаемый на АМС, включал фотокамеру, устройство для автоматической проявки пленки и фототелевизионное устройство для передачи на Землю полученных изображений.

Масса АМС Е2А - около 280 кг, максимальный диаметр 1,2 м, длина корпуса - 1,3 м. Запуск осуществлялся РН 8К72.

АМС выводилась на эллиптическую орбиту, огибающую Луну на максимальном расстоянии от поверхности около 70 000 км. Фотокамера АФА-Е1 имела два объектива с фокусными расстояниями 200 мм и 500 мм (угол зрения 10° и 4°, соответственно). Система трехосной стабилизации управляла положением АМС так, чтобы при облете Луны объективы фотокамеры смотрели на поверхность Луны. Длительность съемки около 40 минут, запас пленки шириной 35 мм был рассчитан на получение 40 кадров. После облета Луны и завершения фотосъемки

Рис. 3. Траектория полета АМС «Луна-3»

выполнялась автоматическая проявка пленки и сканирование полученных фотоснимков с разрешением 1 440 х 1 440 и 720 х 720 строк/пикселов.

10

Лунные АМС СССР /России

Первый же запуск АМС Е2А, получившей название «Луна-3», оказался успешным: впервые в мире были получены фотоизображения обратной стороны Луны. Было получено 29 фотоснимков, которые покрывали почти 70 % поверхности обратной стороны Луны. При завершении первого витка полета, когда АМС приблизилась к Земле, аппаратура была включена в режим передачи. Всего было передано 17 фотоизображений.
ЕЗ (Е2Ф) - АМС с двойным комплектом усовершенствованного фототелевизионного устройства. Каждая фотокамера оборудовалась одним объективом с фокусным расстоянием 750 мм. С помощью АМС типа Е3 планировалось получить улучшенные фотографии обратной стороны Луны, при этом съемка на пленку шириной 70 мм должна была начаться с края видимой стороны Луны для точной привязки при картографировании невидимой стороны. Принятый к изготовлению вариант АМС Е3 базировался на конструкции АМС Е2А, в связи с чем АМС обозначалась также как Е2Ф.

Рис. 4. Обратная сторона Луны.
Фото АМС «Луна-3»

Были изготовлены и запущены две АМС типа Е3 (Е2Ф), оба запуска оказались неудачными из-за аварий РН 8К72.


    1.1.4. Мягкая посадка на Луну

В 1959 году началась работа по проекту АМС Е6. В проект была заложена идеология универсального транспортного блока с различными полезными грузами, в связи с чем было решено задачи Е5 и Е7 (искусственный спутник Луны и телесъемка поверхности Луны с орбиты ИСЛ) выполнить с помощью модификаций АМС Е6, в которых на транспортный блок Е6 вместо посадочного аппарата устанавливался объект, предназначавшийся для работы на орбите спутника Луны.
Е6. Автоматическая станция Е6 состояла из транспортного блока, осуществлявшего корректировку траектории при полете к Луне и торможение при подлете к Луне, и собственно автоматической лунной станции (АЛС), доставляемой транспортным блоком на поверхность Луны.
В состав транспортного блока входили: корректировочно-тормозная двигательная установка (КТДУ) тягой до 4,6 тс, топливные баки, системы астронавигации, ориентации, телеметрии и радиосвязи, а также научные приборы для продолжения исследования околоземного пространства:
       -  газоразрядные счетчики корпускулярных частиц;
       -  пьезоэлектрические детекторы микрометеоритов; - детекторы космического излучения.
Часть этих систем располагалась в блоках, которые сбрасывались перед включением КТДУ при подлете к Луне. КТДУ включалась на высоте 75 км и работала в режиме торможения до высоты около 260 м. Дальнейшее торможение происходило в режиме «парашютирования» с помощью двигателей управления. По сигналу датчика-щупа АЛС отделялась от транспортного блока и падала на поверхность Луны со скоростью не более 15 м/с. Для смягчения удара АЛС снабжалась надувным амортизатором. Внешняя оболочка АЛС была выполнена в виде четырех раскрываемых лепестков, которые предохраняли аппаратуру АЛС от соударения с поверхностью Луны, обеспечивали необходимое положение АЛС после раскрытия, а также являлись антеннами для телевизионного устройства.

11

Глава 1. Полеты АМС к Луне

1 - КТДУ
2 - сбрасываемые блоки аппаратуры 3-АЛС
4 - баллоны системы ориентации
5 - двигатели управления
6 - радиовысотомер

Рис. 5. АМС типа Е6 («Луна-9»)

Состав научного оборудования АЛС был минимальным:
       -  телевизионная камера;
       -  детектор корпускулярного излучения;
       -  гамма-спектрометр.

Угол зрения телекамеры составлял 360° по горизонтали и 36° по вертикали, размер панорамы - 6 000 х 500 пикс.
Масса АЛС - 84-100 кг, стартовая масса всей станции - 1 440-1 580 кг. Высота АЛС с антеннами 1,12 м, диаметр по раскрытым посадочным лепесткам - 1,6 м. Расчетное время работы АЛС на Луне - 5 суток.
Первая попытка осуществления мягкой посадки была предпринята в январе 1963 года, но достичь успеха удалось только через три года -с двенадцатой попытки. После неудачи АЛС «Луна-8» было высказано предположение, что станция теряет ориентацию при наддуве амортизирующей оболочки. Устранение этой причины было осуществлено уже специалистами ОКБ им. С.А. Лавочкина¹, куда из ОКБ-1 и ЗЭМа¹ ² в 1965 году были переданы все материалы по межпланетной тематике.
Е6М - модифицированный вариант АМС Е6. Основным изменением было перенесение аппаратуры наддува амортизирующей оболочки АЛС из отделяемых блоков на основную

конструкцию транспортного блока. Это позволило производить наддув оболочки после начала работы КТДУ, благодаря чему для поддержки ориентации АМС во время наддува использовались рулевые сопла КТДУ, более мощные, чем газовые сопла системы ориентации.

Рис. 6. АЛС Е6М №202 («Луна-9»)

Первая АМС Е6М №202 была собрана с использованием задела, переданного ЗЭМом, поэтому иногда ее считают последней АМС Е6 производства ОКБ-1 (Е6 №13). Как бы то ни было, именно эта модифицированная специалистами ОКБ им. С.А. Лавочкина АМС совершила первую в истории человечества мягкую посадку на Луну (и вообще на иное небесное тело).
Это произошло 03 февраля 1966 года - АЛС «Луна-9» впервые в мире совершила мягкую посадку на поверхность Луны. Посадка была осуществлена в Океане Бурь в точке с координатами 7О08’ с.ш. и 64О22’ з.д. АЛС передала три панорамы поверхности Луны при разной высоте Солнца над лунным горизонтом. Гамма-спектрометр вышел из строя еще до старта, поэтому работа с ним

не проводилась.

¹ Более точно - ОКБ Машиностроительного завода им. С.А.Лавочкина.

² ЗЭМ - Завод экспериментального машиностроения при ОКБ-1.

12

Лунные АМС СССР / России

В дальнейшем автоматическая станция Е6М силами ОКБ им. С.А. Лавочкина была еще несколько усовершенствована и снабжена расширенным набором научного оборудования. АЛС была оснащена двумя раздвижными механизмами, с помощью которых после посадки на грунт выдвигались приборы для изучения физико-механических свойств лунного грунта и определения его состава.

Состав научных приборов АЛС Е6М:
       -  трехосный посадочный акселерометр;
       -  две телевизионные камеры;
       -  инфракрасный радиометр;
       -  грунтомер-пенетрометр;
       -  радиационный плотномер;
       -  детектор корпускулярного излучения.
Гамма-спектрометр, устанавливавшийся на АЛС Е6, в составе аппаратуры АЛС Е6М отсутствовал.
Масса АЛС возросла до 113 кг, а полный вес АМС - до 1 620 кг. Запуск АМС этого типа - «Луна-13», - состоялся в конце 1966 года и завершился успешным повторением мягкой посадки. С помощью трехосного акселерометра была получена информация о механических характеристиках грунта


1 - лепестковые антенны
2 - штыревые антенны
3 - механизм выноса приборов
4 - механический пенетрометр
5 - радиационный плотномер
6 - телевизионная камера

Рис. 7. АЛС Е6М №205 («Луна-13») после прилунения

до глубины 20-30 см. Были измерены температура на поверхности грунта и уровни радиационного излучения. Проведена телесъемка поверхности Луны, но одна из двух телекамер вышла из строя, поэтому получить стереоизображения, как было задумано, не удалось.

    1.1.5. Первые лунные спутники

Е6С (Е6 Спутник) - АМС, предназначенная для отработки техники выведения автоматических станций на окололунную орбиту. Аналогично базовому варианту, состояла из двух блоков: транспортного - такого же, как у АМС типа Е6, -и АЛС - блока с аппаратурой для работы на окололунной орбите. После выхода на орбиту ИСЛ происходило отделение АЛС от транспортного блока. Аппаратура АЛС снабжалась электроэнергией от химических батарей, по истощении заряда которых работа АЛС прекращалась.
Состав научной аппаратуры АЛС Е6С:
       -  магнитометр;
       -  гамма-спектрометр для исследования излучения лунной поверхности;
       -  пять газоразрядных счетчиков;
       -  две ионных ловушки;
       -  радиометр для регистрации корпускулярного излучения;
       -  пьезоэлектрические детекторы микрометеоритных частиц;
       -  инфракрасный детектор;
       -  счетчики низкоэнергетических рентгеновских лучей.

1 - блоки научной аппаратуры 2-АЛС
3 - устройство отделения АЛС 4 - блоки системы ориентации
5 -КТДУ

Рис. 8. АМС типа Е6С («Луна-10»)

13

Глава 1. Полеты АМС к Луне

Масса АЛС Е6С - 248,5 кг.

Было предпринято две попытки запуска АМС типа Е6С. Первая закончилась неудачей из-за сбоя в системе управления разгонного блока «Л», второй запуск был успешным - впервые в мире был создан искусственный спутник Луны (ИСЛ) «Луна-10». Запуск был приурочен к XXIII съезду КПСС, в ознаменование чего «Луна-10» транслировала с окололунной орбиты «Интернационал».

1 - баллоны системы ориентации
2 - фототелевизионное устройство
3 - радиатор системы
      терморегулирования
4 - радиометр
5 - приборный отсек
6 - блок батарей
7 - блок системы астроориентации
8 - антенна
9 - блок системы астроориентации
10 - двигатели управления
11 - КТДУ

Рис. 9. АМС типа Е6ЛФ («Луна-12»)

Е6ЛФ (Лунный Фотограф) - АМС, предназначенная для изучения окололунного пространства с орбиты ИСЛ и детального фотографирования поверхности Луны в районах, намеченных для высадки пилотируемых экспедиций. В отличие от АМС типа Е6С, разделение блоков на орбите ИСЛ не производилось.
Состав научной аппаратуры:
       -  две фототелевизионных установки (ФТУ-Б и ФТУ-М);
       -  гамма-спектрометр;
       -  детектор микрометеоритов;
       -  радиометр;
       -  детектор рентгеновского излучения;
       -  длинноволновый радиометр;
       -  спектрофотометр;
       -  экспериментальный редуктор для исследования работы зубчатой передачи в вакууме.
ФТУ имели фокусные расстояния объективов 500 мм (ФТУ-Б) и 110 мм (ФТУ-М). Запас пленки каждого ФТУ был рассчитан на 42 кадра размером 24 х 24 мм, или 1 100 х 1 100 элементов в кадре. В зависимости от высоты орбиты разрешение изображений составляло 5-20 метров.
Масса АМС Е6ЛФ - 1 640 кг.
Было выполнено два запуска АМС этого типа - «Луна-11» и «Луна-12». Первый запуск был неудачный, АМС вышла на окололунную орбиту, но из-за сбоя в аппаратуре фотоизображений лунной поверхности получить не удалось. Вторая АМС - «Луна-12», - была успешно выведена на окололунную орбиту и полностью выполнила программу полета.


Е6ЛС (Лунная Связь) - АМС, предназначенная для отработки радиосвязи с пилотируемыми КК, находящимися на орбите ИСЛ вне зоны видимости с Земли.
Кроме радиоаппаратуры, АМС Е6ЛС несла научные приборы для продолжения изучения окололунного пространства:
       -  радиометр;
       -  тканевый дозиметр;
       -  экспериментальные редукторы и подшипники для отработки функционирования механизмов в вакууме.
После испытания аппаратуры АМС на околоземной высокоэллиптической орбите («Космос-159») было осуществлено ещё две попытки запуска АМС этого типа, но только одна оказалась успешной -АМС «Луна-14».
Масса АМС - около 1 640 кг.

14

Лунные АМС СССР /России


    1.1.6. Лунные АМС второго этапа

Следующей задачей после осуществления мягкой посадки была доставка на Луну самоходного аппарата - лунохода. Задача доставки лунохода на поверхность Луны была поручена ОКБ Машзавода им. С.А. Лавочкина. Специалисты ОКБ подошли к поставленной задаче достаточно широко, создав универсальный тяжелый автоматический комплекс Е8, состоящий из посадочной ступени КТ и доставляемого груза, которым мог быть не только лунный самоходный аппарат, но и ракета для доставки на Землю лунного грунта, а также другие научные грузы.
Создание АМС на основе комплекса Е8 явилось вторым этапом исследования Луны в советской космонавтике.
Е8. Были разработаны и созданы такие варианты комплекса Е8:
    - Е8 - с луноходом 8ЕЛ;
    - Е8-5 - с взлетной ракетой для доставки на Землю лунного грунта;
    - Е8ЛС - в варианте искусственного спутника Луны (без посадочного шасси).
Масса комплекса Е8 при старте - 5 300-5 800 кг, на орбите Луны - 4 100 кг, на поверхности Луны -около 1 900 кг. Масса доставляемого полезного груза около 900 кг. Ракета-носитель - РН 8К82К «Протон» с блоком Д (11С824) в качестве четвертой ступени.
КТ - универсальная посадочная ступень для доставки на поверхность Луны автоматических лунных станций различного назначения. Имеет раскрываемое четырехопорное шасси. Основной корпус выполнен в виде четырех сферических топливных баков, соединенных цилиндрическими обечайками. В цилиндрических отсеках корпуса размещены источники электропитания, навигационное и коммуникационное оборудование. Снаружи основного корпуса подвешиваются сбрасываемые отсеки. Каждый сбрасываемый отсек состоит из двух топливных баков и размещенных между ними приборных контейнеров, в которых находится аппаратура, работающая на участке перелета «орбита ИСЗ - орбита ИСЛ».
Двигательная установка посадочной ступени состоит из основного двигателя с регулируемой тягой (от 750 кгс до 1 929 кгс) и двух двигателей малой тяги. Основной двигатель имеет возможность многократного включения.
На ступени установлены телефотометры и научная аппаратура для определения температурной и радиационной обстановки. Масса ступени 4 850 кг, в т.ч. 3 435 кг топлива (в основных и сбрасываемых топливных баках).
В варианте доставки лунохода на ступени КТ с двух сторон монтировались откидные трапы.
В варианте доставки АМС для взятия лунного грунта на ступени монтировалось откидное устройство с бурильной установкой и механизмом загрузки пробы грунта в возвращаемый аппарат.
В варианте Е8 ЛС ступень КТ не имела посадочного шасси, ее основное назначение было обеспечить выведение на орбиту ИСЛ полезного груза (исследовательской аппаратуры) и выполнение необходимых орбитальных маневров.

    1.1.7. «Лунный трактор»

Первый проект самоходного аппарата для исследования Луны, имевший индекс «Л2», был предложен в ОКБ-1 в 1963 году. Коллектив ОКБ им. С.А. Лавочкина творчески переработал этот проект и создал самоходную АЛС, получившую название «Луноход». Самоходное шасси для «Лунохода» было создано во ВНИИ ТрансМаш под руководством А.Л. Кемурджиана.
«Луноход» 8ЕЛ - самоходная АЛС на восьмиколесном шасси. Размеры колес: ширина 200 мм, диаметр 510 мм (с грунтозацепами), ширина колеи 1 600 мм, клиренс 170 мм. Каждое из колес имело привод от автономного электродвигателя. Максимальная скорость движения - 1,2 км/ч. Еще одно колесо (без привода), размещенное сзади, использовалось для точного измерения параметров движения.
Аппаратура «Лунохода» размещалась в герметичном корпусе круглой в плане формы. Высота «Лунохода» - 1,92 м, ширина - 2,15 м, длина с откинутой крышкой - 4,42 м. Масса «Лунохода» около 760 кг. Расчетный срок работы - 3 мес.

15

Глава 1. Полеты АМС к Луне

Рис. 10. Посадка АМС Е8 с луноходом 8ЕЛ
Рис. НЛО им. С.А.Лавочкина

Энергосистема АЛС состояла из двух радиоизотопных источников, серебряно-кадмиевых аккумуляторов и солнечной батареи, размещенной на нижней стороне откидываемой крышки корпуса. В течение лунного дня крышка находилась в откинутом состоянии, обеспечивая энергопитание аппаратуры и электродвигателей колес. При наступлении лунной ночи крышка по команде Земли закрывалась для сохранения тепла, и «Луноход» оставался в неподвижном «спящем» состоянии до наступления очередного дня. Система терморегулирования обеспечивала внутри приборного контейнера постоянную температуру около 20°С.
Мощность радиоизотопных источников составляла 750 Вт после запуска и 360 Вт через 3-4 месяца. Площадь солнечной батареи -3,5 м², а вырабатываемая мощность - 180 Вт.
После восхода Солнца с Земли подавалась команда на «пробуждение», и «Луноход» приступал к работе. Управление движением «Лунохода» осуществлялось

дистанционно по радио наземными экипажами, наблюдавшими за участком поверхности перед «Луноходом» через две телекамеры с круглыми защитными блендами. После получения очередного

изображения экипаж выбирал направление и дальность возможного передвижения «Лунохода» и выдавал соответствующие команды. После перемещения Лунохода по полученным командам снова передавались телеизображения, и цикл передвижения повторялся.

Рис. 11. Использование «Лунохода» космонавтом
Рис. НЛО им. С.АЛавочкина

Рис. 12. Значок, выпущенный к «состоявшемуся запуску АМС «Луна-15 / Луноход» в ноябре 1968 года

Для получения изображений с более высоким качеством, чем обеспечивали навигационные телекамеры, АЛС была оборудована четырьмя телефотометрами, с помощью которых были получены черно-белые фотографии окружающей обстановки, в том числе и панорамные.
Одной из основных задач, для которых задумывался «Луноход», являлось обследование предварительно выбранных районов Луны для выбора места посадки пилотируемого корабля. «Луноход» также должен был служить радиомаяком при посадке беспилотных и пилотируемых кораблей. Было предусмотрено также, что «Луноходы» могут использоваться в качестве аварийного транспорта для космонавта, прибывшего на Луну по программе Н1-Л3. Для этого на «Луноходе» спереди должны были монтироваться подножка и выдвижной пульт управления. В случае аварийной ситуации, когда космонавт по какой-либо причине не мог совершить взлет на КК, на котором совершил посадку, он должен был бы, встав на подножку и управляя вручную «Луноходом» (рис. 11), доехать до резервного КК, который предварительно совершал посадку в беспилотном варианте. «Луноход» в этом случае мог также управляться дистанционно с Земли.
Первый старт «Лунохода» планировался на ноябрь 1968 года (рис. 12), но был перенесен на февраль 1969 года. К сожалению, запуск был неудачным из-за аварии РН.

16