Космические аппараты исследуют Луну

НА ТРАССЕ ПЕРЕЛЕТА ЗЕМЛЯ — ЛУНА — ЗЕМЛЯ

Одним из важных этапов изучения Луны в Советском Союзе явилось использование АС серии «Зонд», предназначенных для испытания систем космической техники в реальных условиях полета, методов и средств, используемых при длительных межпланетных рейсах, а также для проведения экспериментов в космическом пространстве.

В программу АС «Зонд-3», выведенной в длительный полет по гелиоцентрической орбите, помимо других экспериментов, входило и фотографирование Луны, в том числе тех районов обратной ее стороны, которые не были охвачены фотосъемкой при полете станции «Луна-3». На борту АС «Зонд-3» проходил испытание и отрабатывался фототелевизионный комплекс, предназначенный для получения фотоснимков планет и для передачи информации с расстояний до сотен миллионов километров. При передаче информации станция ориентировалась в пространстве таким образом, чтобы ее параболическая антенна с высокой точностью была направлена на Землю.

Программа фотографирования Луны предусматривала перекрытие снимков еще неизвестных районов с фотографиями участков, уже отснятых «Луной-3», а также районов, которые можно наблюдать с Земли. Это обеспечивало хорошую картографическую привязку для новой фотоинформации. Съемка Луны велась с расстояний от 11,6 до 10 тыс. км. Такое расстояние позволяло сфотографировать значительные территории и получить изображения достаточно крупного масштаба. Фотосеанс продолжался около 1 ч. При этом положение станции относительно Луны менялось по долготе на 60° и по широте — на 12°. Таким образом, каждый участок неисследованной территории был отснят под различными углами, что значительно повышало информативность изображения.

Интересно, что попутно с фотографированием в полете проводилась регистрация спектральных характеристик поверхности Луны в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах. Оптические оси приборов располагались параллельно оси фотокамеры. Фотографические изображения и спектральные характеристики одних и тех же участков поверхности, изучаемые совместно, давали больше возможности для комплексного исследования физических свойств лунной поверхности и их связи с формами рельефа.

Автоматические аппараты «Зонд-5, -6, -7, -8» предназначались для проведения исследований на трассе перелета Земля- Луна- Земля, включая фотографирование Луны и Земли и доставку материалов экспериментов на Землю (см. Приложение). Ко времени запуска первого из этих аппаратов в районе Луны и на ее поверхности побывало 14 советских автоматических станций. Посланцы с Земли уходили в полет и к ближайшим планетам — нашим соседям по Солнечной системе. С их помощью были проверены и отлажены методы проведения научных и технических экспериментов на больших расстояниях от Земли с передачей информации о проведенных экспериментах по радиоканалам. Эти методы космических исследований на практике показали свою высокую эффективность. Однако с течением времени становилось все более очевидным, что многие очень важные научно-технические проблемы, связанные с изучением небесных тел и удаленных областей космоса, не могут быть решены с помощью аппаратов, навсегда покинувших Землю. Необходимо было создать устройства, способные не только «порвать цепи земного тяготения», но и вернуться в «объятия родной планеты».

Развитие фундаментальных наук о Вселенной, например планетологии, потребовало изучения вещества крупных небесных тел, его химического состава, породообразующих минералов и других характеристик в земных лабораториях с использованием полного набора средств всестороннего тонкого анализа. Важно было также получить фотографии поверхностей космических объектов без помех и искажении, вносимых системой обработки их на борту и при передаче информации по радиоканалам на большие расстояния.

Активно развивающаяся космическая медицина и биология тоже предъявляли свои требования. Ведь чтобы максимально полно выявить последствия воздействия факторов космического полета на живые организмы, нужно обязательно возвращать их на Землю. Наконец, этого же требовало проведение исследований воздействия космической среды на конструкционные материалы и аппаратуру, чтобы в будущем использовать эти знания для создания новой, более совершенной космической техники.

Задача возвращения на Землю аппаратов после выполнения околоземных орбитальных полетов уже была успешно решена. Стали привычными полеты человека в космос. Новыми автоматическими станциями предстояло освоить возвращение на Землю с трассы полета к Луне, после вхождения в атмосферу со второй космической скоростью. Это была задача завтрашнего дня мировой космонавтики. Именно при этом проверялась на практике возможность полетов человека к Луне, а в будущем и на планеты.

АС «Зонд-5» состояла из двух основных частей: приборного отсека и спускаемого аппарата. В приборном отсеке находились аппаратура систем управления, ориентации и стабилизации, терморегулирования и энергоснабжения, блоки радиокомплекса, а также корректирующая двигательная установка. На отсеке были смонтированы оптические датчики системы ориентации, панели солнечных батарей и радиоантенны.

Возвращаемый аппарат служил для установки научной аппаратуры, проведения экспериментов на трассе полета к Луне и при возвращении на Землю. Он имел сегментально-коническую форму, которая при смещенном с оси симметрии центре тяжести позволяла с помощью специальной системы управления совершать спуск на Землю не только по баллистической траектории, но и управляемый спуск, причем место посадки варьировалось в широких пределах.

Рис. 10. Схема полета АС «Зонд-5»

В состав научного оборудования АС входили приборы для регистрации заряженных частиц и микрометеоров, фотоаппаратура. В ходе полета исследовалось влияние условий космического полета на живые организмы и другие биологические объекты, находившиеся в специальном отсеке возвращаемого аппарата.

На траекторию полета АС была выведена с промежуточной орбиты искусственного спутника Земли (рис. 10). Для формирования нужной траектории облета Луны в тот момент, когда станция находилась на расстоянии 325000 км от Земли, включалась двигательная установка, сообщившая АС требуемую величину корректирующего импульса.

После облета Луны, на расстоянии от Земли в 143000 км, была проведена вторая коррекция траектории, обеспечившая вход станции в земную атмосферу в заданном районе с расчетным углом снижения (место посадки находилось в акватории Индийского океана). Спуск в атмосфере выполнялся по баллистической траектории.

В этом полете впервые в истории космонавтики была решена задача мягкой посадки на Землю возвращаемого после облета Луны космического аппарата, входящего в атмосферу со второй космической скоростью.

Остальные станции этой серии по конструкции были аналогичны АС «Зонд-5», хотя их программа и варьировалась. Так, возвращение спускаемого аппарата АС «Зонд-6» на Землю осуществлялось по управляемой траектории, состоящей из участка первого погружения в атмосферу, промежуточного внеатмосферного полета, участка второго погружения и спуска на поверхность. В программу АС «Зонд-7» было включено испытание бортовой ЭВМ, высокоточной системы ориентации, средств радиационной защиты космических кораблей. При полете АС «Зонд-8» производилась дальнейшая отработка методики возвращения аппаратов на Землю, вход в атмосферу после облета Луны совершался со стороны северного полушария Земли.