Проиграл ли СССР «лунную гонку»?

16.1. СССР: Доставка лунного грунта на Землю с помощью автоматической станции

В 60-х годах прошлого века все грезили пилотируемыми лунными экспедициями - и в США, и в СССР. Казалось, что пилотируемым миссиям на Луну нет альтернативы. Ну, кто как не человек, может долететь на космическом корабле до Луны, выйти на лунную поверхность, взять пробы лунного грунта и привезти их на Землю? Да, наверное, никто!

Но конструкторы на подмосковном предприятии, которым руководил Георгий Николаевич Бабакин, так не считали. Поэтому просто решили сконструировать “лунных роботов” и отправить их на поверхность естественного спутника Земли.

Ну, и как не попробовать с помощью вот такого умного и умелого “лунного робота” опередить Соединенные Штаты в доставке лунного грунта на Землю? Мол, вы там, за океаном, рискуете человеческими жизнями и затратили миллиарды долларов, чтобы добраться до Луны. А мы здесь, в Советском Союзе, с меньшими затратами и без риска для космонавтов сделаем тоже самое - добудем лунный грунт! США когда собрались высаживаться на Луну? В середине июля 1969 года! А мы пошлем наших “лунных роботов” к естественному спутнику Земли на месяц раньше. Высадимся на Луну, возьмем пробу лунного грунта и доставим ее на Землю. И утрем нос американцам!

Утром 14 июня 1969 года с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя “Протон-К” была предпринята первая попытка запуска автоматической станции - “лунного робота” (Е-8-5, № 402). Но увы... Станция не вышла на опорную геоцентрическую орбиту - произошла ошибка в цепях управления, а в результате не были выполнены команды на подготовку и запуск двигательной установки разгонного блока “Д”, который должен был обеспечить довыведение головного блока на требуемую орбиту. Миссия сорвалась.

Но время еще есть - до начала полета “Аполлона-11” целый месяц. Срочно готовим на космодроме дублирующего “лунного робота”. И за три дня до старта американцев - утром 13 июля 1969 года -отправляем в полет на ракете-носителе “Протон-К” автоматическую станцию “Луна-15” (Е-8-5 № 401).

“Лунный робот”, созданный для доставки грунта с Луны на Землю, состоял из:

- “посадочной ступени с основным двигателем для торможения и двумя двигателями малой тяги для посадки, а также грунтозаборным устройством и различными приборами, посадочная ступень также обеспечивала старт ракеты “Луна-Земля”;

- ракеты “Луна-Земля” с бортовым радиокомплексом и приборным отсеком в виде цилиндра, на который устанавливался возвращаемый аппарат;

- возвращаемого аппарата в виде шара, с тремя отсеками, в которых были размещены:

радиопередатчики для обнаружения при спуске на Землю, аккумуляторы, механизм управления парашютом; парашют, антенны радиопередатчиков, баллоны с газом для ориентации после посадки; контейнер для лунного грунта” [16.1].

Возвращаемая на Землю масса шара была жестко лимитирована. Поэтому невозможно было оснастить ракету для полета по трассе “Луна-Земля” полноценной системой управления. Чтобы упростить старт с Луны и ориентацию в пространстве, было решено в качестве районов посадки на Луну станций серии Е-8-5 выбирать только те районы лунной поверхности, в пределах которых начальная часть траектории возвращения совпадала бы с местной лунной вертикалью. Это делало много проще систему управления взлетной ракетой и даже помогло избежать коррекций траектории ее движения по трассе перелета “Луна-Земля”.

Станция Е-8-5 № 401 успешно вышла на промежуточную околоземную орбиту, а затем ей был сообщен импульс, который перевел “Луну-15” на трассу полета к Луне. 14 июля 1969 года была проведена коррекция траектории. А 17 июля 1969 года над обратной стороной Луны была включена двигательная установка в режиме торможения. “Лунный робот” “Луна-15” вышел на окололунную орбиту.

19 и 20 июля последовали еще две коррекции орбиты, в результате которых была сформирована орбита для посадки станции “Луна-15” на лунную поверхность.

Американские астронавты уже были на Луне, когда 21 июля 1969 года в 18 часов 46 минут 43 секунды двигательная установка станции “Луна-15” была включена на торможение. Продолжительность первого этапа снижения станции с помощью двигателя большой тяги, установленного на ней, должна была составить 267,3 секунд после его включения. В результате “Луна-15” должна была оказаться примерно на высоте двух с половиной километров над лунной поверхностью. Но на 237-й секунде снижения связь с “лунным роботом” вдруг прекратилась. Поступавшая с борта “Луны-15” на Землю телеметрия свидетельствовала, что параметры всех бортовых систем станции были в норме. Потеря связи произошла 21 июля 1969 года в 18 часов 50 минут 40 секунд.

До сих пор ученые и инженеры спорят о том, что могло произойти пять десятков лет назад в лунном небе. Считается, что наиболее вероятной причиной гибели “лунного робота” могло стать столкновение его с горой. Если, конечно, допустить ошибку в пространственном положении “Луны-15” в момент подачи команды на запуск тормозного двигателя в сторону от расчетной траектории снижения примерно на 15 километров и вдоль траектории приблизительно на 45 километров...

Третью попытку “взять Луну штурмом” с помощью “лунных роботов” предприняли уже 23 сентября 1969 года. Ракета-носитель “Протон-К” вывела лунную автоматическую станцию Е-8-5 №403 на промежуточную околоземную орбиту. Однако уже на пассивном участке полета произошло вытекание окислителя из топливного бака разгонного блока “Д” из-за того, что не закрылся разделительный клапан в магистрали. Возник возмущающий момент, который начали парировать исполнительные органы системы обеспечения запуска. В результате этих непредусмотренных программой полета операций произошло преждевременное израсходование рабочего тела. Поэтому второе включение двигательной установки разгонного блока “Д” - чтобы перевести станцию на траекторию полета к Луне - не прошло. Системой управления был сформирован сигнал “Аварийное выключение двигателя”. Результатом его стало отделение станции от разгонного блока “Д”. Станция Е-8-5 №403 получила название “Космос-300”. На 67-м витке по командам с Земли включили двигательную установку станции, она перешла на траекторию спуска и частично сгорела в земной атмосфере, а то, что не сгорело - затонуло в одном из районов акватории Тихого океана [16.2].

Четвертая попытка доставки лунного грунта с помощью автоматической станции была осуществлена 20 октября 1969 года. Ракета-носитель “Протон-К” успешно вывела станцию Е-8-5 № 404 на промежуточную околоземную орбиту. Но снова неудача - отказал один из блоков радиокомплекса. Поэтому программные развороты головного блока - ракетного блока “Д” и станции Е-8-5 № 404 - прошли со значительной ошибкой. Как результат, к началу второго включения двигательной установки разгонного блока “Д” головной блок был неправильно сориентирован в пространстве. Поэтому после отработки разгонного импульса станция и разгонный блок вместо выхода на траекторию полета к Луне вошли в плотные слои атмосферы над акваторией Тихого океана. В официальном сообщении ТАСС о запуске станция Е-8-5 № 404 получила название очередного искусственного спутника Земли - “Космос-305” [16.2].

Пятый старт по программе Е-8-5 состоялся 6 февраля 1970 года. Ракета-носитель “Протон-К” (8К82К) должна была вывести на орбиту станцию Е-8-5 №405. При запуске двигательной установки второй ступени ракеты-носителя “Протон-К” из-за отказа датчика давления в камере сгорания одного из двигателей прошла команда на их отключение. Ракета-носитель и станция вместо Луны улетели “за бугор” [16.2].

С шестой попыткой “добыть лунный камень” решили не спешить. Станция Е-8-5 № 406 была запущена ракетой-носителем “Протон-К” только 12 сентября 1970 года. 17 сентября 1970 года космический аппарат, получивший после отлета от Земли имя “Луна-16”, был выведен на орбиту вокруг Луны. После маневрирования на окололунной орбите 20 сентября 1970 года станция “Луна-16” массой 1880 килограмм совершила мягкую посадку на поверхности Луны в районе Моря Изобилия. Отклонение от расчетной точки посадки на лунную поверхность составило всего полтора километра.

Конечно, это был новый выдающийся успех советской науки и техники. Поэтому он был хорошо оформлен идеологически: на посадочной ступени “Луны-16” был размещен металлический вымпел с надписью “Союз Советских Социалистических Республик”, изображением Государственного герба СССР и надписью “Луна-16”, сентябрь 1970”. На возвращаемом аппарате также имелся знак с надписью “СССР”, изображением Государственного герба СССР и надписью “Луна-16”, сентябрь 1970, Земля-Луна-Земля”. В целом же полет был посвящен предстоящему в начале 1971 года XXIV съезду КПСС.

После посадки в соответствии с программой полета грунтозаборным устройством посадочной ступени был произведен забор лунного грунта. Проба грунта в специальной герметичной капсуле была помещена в возвращаемый аппарат. 21 сентября 1970 года ракета “Луна-Земля” (весом 512 килограмм) с возвращаемым аппаратом станции “Луна-16” стартовала с поверхности Луны. Двигатель взлетной ракеты работал до достижения скорости 2,708 километров в секунду.

Пролетев по трассе “Луна-Земля”, 24 сентября 1970 года возвращаемый аппарат станции “Луна-16” массой 35 килограмм был отделен от ракеты “Луна-Земля” и вошел в земную атмосферу. Последовательно раскрылись тормозной и основной парашюты. Возвращаемый аппарат “Луны-16” совершил мягкую посадку на территории СССР в 80 километрах юго-восточнее города Джезказган в Казахстане. На Землю были доставлены 101 грамм лунного грунта, взятые в районе лунного Моря Изобилия.

2 сентября 1971 года был осуществлен пуск ракеты-носителя “Протон-К”, которая вывела на траекторию полета к Луне станцию “Луна-18” (Е-8-5 № 407). 7 сентября 1971 года “Луна-18” была выведена на окололунную орбиту. 11 сентября 1971 года начались операции по посадке станции “Луна-18” на поверхность Луны. Посадку предполагалось провести в Море Изобилия. Однако из-за нештатной работы двигателя стабилизации мягкую посадку на Луну осуществить не удалось, и станция упала на лунную поверхность, не выполнив задач полета.

Станция “Луна-20” (Е-8-5 № 408) стартовала 14 февраля 1972 года. 18 февраля 1972 года станция “Луна-20” была выведена на орбиту вокруг Луны. 21 февраля 1972 года “Луна-20” совершила мягкую посадку на лунную поверхность в северо-восточной оконечности Моря Изобилия. После прилунения станцией были переданы на Землю изображения лунной поверхности и произведен забор образцов лунного грунта. Взятые образцы с помощью манипулятора были помещены в контейнер взлетной ракеты. 22 февраля 1972 года с поверхности Луны в сторону Земли стартовала взлетная ступень “Луны-20”. 25 февраля 1972 года возвращаемый аппарат станции совершил мягкую посадку северо-западнее города Джезказган. На Землю в результате второй успешной экспедиции “лунного робота” была доставлена колонка лунного грунта массой 55 грамм.

28 октября 1974 года осуществлен пуск ракеты-носителя “Протон-К”, которая вывела на траекторию полета к Луне “Луну-23” (Е-8-5 № 410). Через несколько дней станция вышла на окололунную орбиту. 6 ноября 1974 года было начато торможение “Луны-23” для схода с орбиты и посадки на поверхности Луны. Из-за нештатной работы доплеровского измерителя скорости на траектории спуска на высоте около 130 метров данные о высоте полета станции прекратили поступать. Посадка станции на лунную поверхность была осуществлена на юго-восточной окраине моря Кризисов. Но она получилась очень жесткой -вертикальная скорость составила 11 метров в секунду при допустимом значении в 5 метров в секунду. При этом станция отклонилась от вертикали на 10-15 градусов. При посадке на Луну это привело к опрокидыванию станции “Луна-23” в сторону грунтозаборного устройства и разгерметизации ее приборного отсека. Попытки передать команды с Земли на включение грунтозаборного устройства даже в этом положении и подготовку взлетной ступени к старту оказалась безуспешными. 9 ноября 1974 года работа со станцией “Луна-23” была прекращена.

Десятый старт по программе доставки на Землю лунного грунта автоматической лунной станцией состоялся 16 октября 1975 года. Ракета-носитель “Протон-К” должна была вывести на околоземную орбиту станцию Е-8-5М №412. Но, однако, из-за аварии на участке первого включения двигательной установки разгонного блока “Д” станция не вышла орбиту и упала на Землю.

9 августа 1976 года был осуществлен запуск станции “Луна-24” (Е-8-5 № 413). 13 августа 1976 года станция “Луна-24” вышла на орбиту вокруг Луны. 18 августа “Луна-24” совершила мягкую посадку на Луну в юго-восточном районе Моря Кризисов. Через 15 минут после посадки по команде с Земли было включено грунтозаборное устройство “Луны-24”. В процессе забора грунта до глубины 120 сантиметров использовался режим вращательного бурения. Затем происходила смена способов бурения - с вращательного на ударно-вращательный. Общая глубина бурения лунного грунта составила 225 сантиметров. Поскольку бурение проводилось с некоторым наклоном, общее заглубление бура в грунт Луны составило около двух метров. 19 августа взлетная ступень станции “Луна-24” стартовала с поверхности Луны с образцами лунного грунта. 22 августа 1976 года спускаемый аппарат “Луны-24” совершил посадку в 200 километрах юго-восточнее г. Сургут Тюменской области. На Землю была доставлена колонка лунного грунта длиной около 160 сантиметров и весом около 170 граммов.

С 1969 по 1976 год было осуществлено 11 попыток запуска лунных станций Е-8-5 для доставки на Землю образцов лунного грунта. Из них только три полета станций - “Луна-16”, “Луна-20” и “Луна-24” - закончились успешно. За три полета на Землю было доставлено 326 грамм лунного грунта, набранного “лунными роботами” в трех разных районах Луны.

Конечно же, это был огромный успех СССР. Но рассматривать его в качестве победы над американцами на очередном этапе некой “лунной гонки” нет никаких оснований: у США просто не было в разработке аналогичных проектов автоматических лунных станций.

Следует отметить, что доставка грунта с разных небесных тел на Землю автоматическими станциями является одной из самых перспективных технологий в исследовании дальнего космоса. И начало применению этой технологии положила успешная реализация проекта Е-8-5.

16.2. СССР: “Луноходы” едут по Луне

У пилотируемых полетов на Луну всегда имелось одно преимущество перед автоматическими станциями, прилунявшимися среди лунных кратеров и гор. Высадившиеся на Луну астронавты могли

передвигаться по лунной поверхности, в то время как автоматические лунные станции были лишены этой возможности.

В конструкторском бюро, которым руководил Георгий Николаевич Бабакин, решили, что и на этом направлении космических исследований “лунные роботы” смогут успешно конкурировать с человеком. Совместно с другими конструкторскими бюро был разработан автоматический планетоход - дистанционно-управляемый самоходный аппарат “Луноход”. Он предназначался для изучения особенностей лунной поверхности, радиоактивного и рентгеновского космического излучения на Луне, химического состава и свойств лунного грунта.

Общая масса “Лунохода” составляла 756 килограмм. Длина аппарата с открытой солнечной батареей - 4,42 метра, ширина - 2,15 метра, высота - 1,92 метра. Диаметр его колес - 510 миллиметров, ширина -200 миллиметров.

Первый старт по новой программе лунных исследований состоялся утром 19 февраля 1969 года. Ракета-носитель “Протон-К” с разгонным блоком 11С824 должна была вывести к Луне аппарат Е-8 №201. Но из-за ошибки в прочностных расчетах обтекателя на 52-й секунде после старта ракеты-носителя возникли аэродинамические вибрации во время прохождения зоны максимального скоростного напора. Произошло разрушение узлов крепления створок обтекателя. Обломки головного обтекателя, пролетев вдоль разгонного блока “Д”, третьей и второй ступеней, ударили в баки первой ступени ракеты-носителя “Протон-К” и пробили их оболочку. Произошел контакт самовоспламеняющихся компонентов топлива.

Следствием этого стал взрыв на 53-й секунде полета, который полностью разрушил и ракету-носитель, и полезную нагрузку.

Следующая станция по программе доставки на Луну “Лунохода” - “Луна-17” с “Луноходом-1” (аппарат 8ЕЛ № 203) - стартовала 10 ноября 1970 года, и 15 ноября вышла на орбиту искусственного спутника Луны. 17 ноября 1970 года станция благополучно прилунилась в Море Дождей, и “Луноход-1” съехал на лунный грунт.

Как только “Луна-17” высадила на поверхность Селены первый “Луноход”, советские руководители и их толкователи-пропагандисты стали все более уверенно заявлять: дескать, мы не капиталисты-авантюристы, мы не рискуем советскими космонавтами, у нас в советской космонавтике все операции в дальнем космосе делают “умные автоматы”.

В течение всего периода работы “Лунохода-1” на Луне было проведено изучение лунной поверхности, производился поиск перспективных районов для высадки на Луну советских космонавтов в рамках реализации лунной пилотируемой программы Н1-Л3. Работа “Лунохода-1” изначально была рассчитана на три месяца. Реально же он проработал на Луне в три раза больше своего первоначально рассчитанного срока. За время нахождения на поверхности Луны “Луноход-1” проехал 10540 метров и обследовал площадь около 80 тысяч квадратных метров. На Землю были переданы 211 лунных панорам и 25 тысяч фотографий лунной поверхности. Максимальная скорость движения “Лунохода-1” достигала 2-х километров в час. Суммарная длительность активного существования “Лунохода-1” на лунной поверхности составила одиннадцать лунных дней (10,5 земных месяцев) или 301 сутки 06 часов 37 минут. Было проведено 157 сеансов связи с центром управления полетом на Земле. 537 раз с помощью установленной на борту “Лунохода-1” аппаратуры определялись физико-механические свойства поверхностного слоя лунного грунта. 25 раз был выполнен химический анализ лунного грунта.

8 марта 1971 года операторы “Лунохода-1” в честь международного женского праздника дважды “нарисовали” на Луне колесами “Лунохода-1” цифру “8”.

14 сентября 1971 года был проведен последний успешный сеанс связи с “Луноходом-1”. 15 сентября 1971 года температура внутри герметичного контейнера аппарата стала падать, поскольку исчерпался ресурс его изотопного источника тепла. 30 сентября 1971 года “Луноход-1” на связь не вышел. После нескольких неудачных попыток восстановить с ним связь, 4 октября 1971 года работа с “Луноходом-1” была прекращена.

Третий старт по программе “Луноход” состоялся 8 января 1973 года. Ракета-носитель “Протон-К” вывела на околоземную орбиту станцию “Луна-21” (Е-8 №204). Станция успешно совершила перелет по трассе “Земля-Луна” и вышла на окололунную орбиту. 15 января 1973 года “Луна-21” совершила мягкую посадку на Луну и доставила на ее поверхность “Луноход-2”. Посадка произошла в кратере Лемонье на восточной окраине Моря Ясности, Конструктивно “Луноход-2” практически не отличался от “Лунохода-1”. Его масса составила 836 килограмм. “Луноход-2” был предназначен для изучения механических свойств лунного грунта, фото- и телесъемки лунной поверхности, проведения экспериментов с наземным лазерным дальномером, наблюдений за солнечным излучением и других научных исследований. На “Луноходе-2”, как и на посадочной ступени станции “Луны-21” находились изображения Государственного флага СССР, вымпелы с барельефом В.И.Ленина, изображением Государственного герба СССР и текстом “50 лет СССР”.

К сожалению, после прилунения выяснилось, что система навигации “Лунохода-2” повреждена. Поэтому наземный экипаж операторов “Лунохода-2” при управлении аппаратом ориентировался по окружающей обстановке и Солнцу. За четыре месяца работы на лунной поверхности аппарат преодолел расстояние 42 километра. “Луноход-2” передал на Землю 86 панорам и около 80000 кадров телесъемки.

Аппарат мог бы работать и дальше, если бы из-за роковой случайности не произошел перегрев аппаратуры внутри его корпуса. Как считается, после въезда “Лунохода-2” внутрь одного из лунных кратеров, где грунт оказался очень рыхлым, аппарат долго буксовал. Задним ходом он смог выбраться на открытую местность. Однако при этом его открытая крышка с солнечной батареей, по-видимому, зачерпнула какое-то количество лунного грунта на склоне кратера. После закрытия крышки на “лунную ночь” для сохранения тепла, этот ранее зачерпнутый грунт попал на верхнюю поверхность “Лунохода-2” и стал теплоизолятором. Во время наступившего “лунного дня” это привело к перегреву аппаратуры и выходу ее из строя. 11 мая 1973 года “Луноход-2” на связь уже не вышел. Официально работа с аппаратом была прекращена 4 июня 1973 года.

В 1975 году был подготовлен к экспедиции на Луну очередной аппарат - 8ЕЛ № 205 (“Луноход-3”). Запуск станции Е8 № 205 планировался на 1977 год под названием “Луна-25”. Увы, но советское руководство к тому времени окончательно утратило интерес к программе изучения Луны. Поэтому “Луноход-3” так и не был отправлен в полет к естественному спутнику Земли.

Две экспедиции “Луноходов” на лунной поверхности были триумфальным успехом советской науки и техники. Но к пресловутой “лунной гонке” между СССР и США этот успех не имел никакого отношения, поскольку у американцев просто не осуществлялась аналогичная программа исследования Луны с помощью мобильных автоматических аппаратов.

Программа автоматических планетоходов оказалась востребованной для перспективных исследований небесных тел. Сегодня планетоходы весьма продуктивно трудятся и на Луне, и на Марсе.

16.3. СССР: Тяжелые спутники на окололунных орбитах

После начала пилотируемых полетов по программе “Аполлон” Соединенные Штаты прекратили рейсы к Луне автоматических станций - если не считать те три субспутника, которые были выведены на окололунные орбиты из основных блоков кораблей “Аполлон-15, 16 и 17” в 1971-1972 годах. А вот СССР продолжил изучение лунной поверхности с борта искусственных спутников Луны.

Так, например, станции серии Е-8ЛС, - “Луна-19” и “Луна-22”, - были тяжелыми спутниками Луны, созданными в конструкторском бюро, которым руководил Георгий Николаевич Бабакин, и предназначенными для изучения, в первую очередь, лунного гравитационного поля и составления карт масконов. Они были разработаны на базе универсального посадочного устройства, созданного для всех лунных автоматических станций серии Е-8, и дополненного приборным контейнером, аналогичного по конструкции и размерам основному контейнеру аппаратов “Луноход”. Для выведения автоматической станции на окололунную орбиту требуется гораздо меньше топлива, чем для ее мягкой посадки на Луну. Если не предусматривается посадка, то ненужными становятся шасси, механизм разделения “Лунохода” и посадочной ступени, аппарели и многое другое. Поэтому на станции серии Е-8ЛС было установлено большое количество аккумуляторов для обеспечения электропитания во время ее нахождения на окололунной орбите.

28 сентября 1971 года осуществлен пуск ракеты-носителя “Протон-К/Д”, которая вывела на траекторию полета к Луне станцию “Луна-19” (Е-8ЛС № 202). 29 сентября и 1 октября 1971 осуществлены коррекции траектории движения станции. 3 октября 1971 года станция “Луна-19” была выведена на орбиту вокруг Луны и приступила к научным исследованиям.

29 мая 1974 года стартовала ракета-носитель “Протон-К/Д”, которая вывела на траекторию полета к Луне станцию “Луна-22” (Е-8ЛС № 220). 30 мая 1974 года была осуществлена коррекция траектории движения станции. 22 июня 1974 года станция “Луна-22” была выведена на орбиту вокруг Луны.

Отметим, что успешная работа автоматических окололунных станций “Луна-19” и “Луна-22” помогла успешно осуществить высадку на Луну станциям “Луна-20” и “Луна-24”, предназначенным для забора грунта в районах со сложным рельефом.

Мы уже писали выше, что Советский Союз первым запустил искусственный спутник Луны -станцию “Луна-10” в 1966 году. Это не только политический результат. Полет “Луны-10”, а через несколько лет и тяжелых лунных станций “Луна-19” и “Луна-22”, фактически открыл новое технологическое направление в космонавтике - исследование небесных тел с орбит вокруг них. Сегодня это направление развивается более чем успешно, свидетельством чего является создание искусственных спутников у целого ряда небесных тел - от планет до астероидов и планетоидов.