Амс для исследований луны

Амс для исследований луны

ИССЛЕДОВАНИЯ ЛУНЫ СОВЕТСКИМИ

АВТОМАТИЧЕСКИМИ МЕЖПЛАНЕТНЫМИ СТАНЦИЯМИ (АМС)

» Луна -1″ — первая в мире АМС, запущенная в район Луны 2 января 1959. Пройдя вблизи Луны на расстоянии 5-6 тысяч км от её поверхности, 4 января 1959 АМС вышла из сферы действия земного тяготения и превратилась в первую искусственную планету Солнечной системы с параметрами: перигелий 146,4 млн. км и афелий 197,2 млн. км . Конечная масса последней (3-й) ступени ракеты-носителя (РН) с АМС «Л.-1» 1472 кг . Масса контейнера «Л.-1» с аппаратурой 361,3 кг . На АМС размещались радиоаппаратура, телеметрическая система, комплекс приборов и другое оборудование. Приборы предназначены для изучения интенсивности и состава космических лучей, газовой компоненты межпланетного вещества, метеорных частиц, корпускулярного излучения Солнца, межпланетного магнитного поля. На последней ступени ракеты была установлена аппаратура для образования натриевого облака — искусственной кометы. 3 января на расстоянии 113 000 км от Земли было образовано визуально наблюдаемое золотисто-оранжевое натриевое облако. При полёте «Л.-1» впервые была достигнута вторая космическая скорость. В межпланетном пространстве впервые зарегистрированы сильные потоки ионизированной плазмы. В мировой печати АМС «Л.-1» получила название «Мечта».

» Луна -2 » 12 сентября 1959 совершила первый в мире перелёт на другое небесное тело. 14 сентября 1959 АМС «Л.-2» и последняя ступень РН достигли поверхности Луны (западнее Моря Ясности, вблизи кратеров Аристилл, Архимед и Автолик) и доставили вымпелы с изображением Государственного герба СССР. Конечная масса АМС с последней ступенью РН 1511 кг при массе контейнера, а также научной и измерительной аппаратуры 390,2 кг . Анализ научной информации, полученной «Л.-2», показал, что Луна практически не имеет собственного магнитного поля и радиационного пояса.

» Луна -3 » запущена 4 октября 1959. Конечная масса последней ступени РН с АМС «Л.-3» 1553 кг , при массе научной и измерительной аппаратуры с источниками питания 435 кг . В состав аппаратуры входили системы: радиотехническая, телеметрическая, фототелевизионная, ориентации относительно Солнца и Луны , энергопитания с солнечными батареями, терморегулирования, а также комплекс научной аппаратуры. Двигаясь по траектории, огибающей Луну , АМС прошла на расстоянии 6200 км от её поверхности. 7 октября 1959 с борта «Л.-3» сфотографирована обратная сторона Луны . Фотокамеры с длинно- и короткофокусным объективами засняли почти половину поверхности лунного шара, одна треть которой находилась в краевой зоне видимой с Земли стороны, а две трети — на невидимой. После обработки плёнки на борту полученные изображения были переданы фототелевизионной системой на Землю, когда станция находилась от неё на расстоянии 40 000 км . Полёт «Л.-3» был первым опытом изучения другого небесного тела с передачей его изображения с борта космического аппарата. После облёта Луны АМС перешла на вытянутую, эллиптическую орбиту ИСЗ с высотой апогея 480 тысяч км . Совершив 11 оборотов по орбите, она вошла в земную атмосферу и прекратила существование.

» Луна -4″ — » Луна -8″ — АМС, запущенные в 1963-65 для дальнейшего исследования Луны и отработки мягкой посадки на неё контейнера с научной аппаратурой. Была завершена экспериментальная отработка всего комплекса систем, обеспечивающих мягкую посадку, включая системы астроориентации, управления бортовой радиоаппаратуры, радиоконтроля траектории полёта и приборов автономного управления. Масса АМС после отделения от разгонной ступени РН 1422-1552 кг .

» Луна -9 » — АМС, впервые в мире осуществившая мягкую посадку на Луну и передачу изображения её поверхности на Землю. Запущена 31 января 1966 4-ступенчатой РН с использованием опорной орбиты ИСЗ. Автоматическая лунная станция прилунилась 3 февраля 1966 в районе Океана Бурь, западнее кратеров Рейнер и Марий, в точке с координатами 64° 22″ з. д. и 7° 08″ с. ш. На Землю переданы панорамы лунного ландшафта (при разных углах Солнца над горизонтом). Проведено 7 сеансов радиосвязи (продолжительностью более 8 ч ) для передачи научной информации. АМС работала на Луне 75 ч . «Л.-9» состоит из АМС, предназначенной для работы на поверхности Луны , отсека с аппаратурой управления и двигательной установки для коррекции траектории и торможения перед посадкой. Общая масса «Л.-9» после выведения на траекторию полёта к Луне и отделения от разгонной ступени РН 1583 кг . Масса АМС после посадки на Луну 100 кг . В её герметичном корпусе размещены: телевизионная аппаратура, аппаратура радиосвязи, программно-временное устройство, научная аппаратура, система терморегулирования, источники электропитания. Изображения лунной поверхности, переданные «Л.-9», и успешная посадка имели решающее значение для дальнейших полётов к Луне .

» Луна -10 » — первый искусственный спутник Луны (ИСЛ). Стартовала 31 марта 1966. Масса АМС на трассе полёта к Луне 1582 кг , масса ИСЛ, отделённого 3 апреля после перехода на селеноцентрическую орбиту, 240 кг . Параметры орбиты: периселений 350 км, апоселений 1017 км, период обращения 2 ч 58 мин 15 сек , наклонение плоскости лунного экватора 71° 54″. Активная работа аппаратуры 56 суток. За это время ИСЛ совершил 460 витков вокруг Луны , проведено 219 сеансов радиосвязи, получена информация о гравитационных и магнитном полях Луны , магнитном шлейфе Земли, в который не раз попадали Луна и ИСЛ, а также косвенные данные о химическом составе и радиоактивности поверхностных лунных пород. С ИСЛ передавалась на Землю по радио мелодия «Интернационала», впервые — во время работы 23-го съезда КПСС. За создание и запуск АМС «Л.-9» и «Л.-10» Международная авиационная федерация (ФАИ) наградила советских учёных, конструкторов и рабочих почётным дипломом.

» Луна -11 » — второй ИСЛ; запущена 24 августа 1966. Масса АМС 1640 кг . 27 августа «Л.-11» была переведена на окололунную орбиту с параметрами: периселений 160 км , апоселений 1200 км , наклонение 27°, период обращения 2 ч 58 мин . ИСЛ совершил 277 витков, проработав 38 суток. Научные приборы продолжали исследование Луны и окололунного пространства, начатые ИСЛ «Л.-10». Проведено 137 сеансов радиосвязи.

» Луна -12 » — третий советский ИСЛ; запущена 22 октября 1966. Параметры орбиты: периселений около 100 км , апоселений 1740 км . Масса АМС на орбите ИСЛ 1148 кг . «Л.-12» активно функционировала 85 суток. На борту ИСЛ, кроме научной аппаратуры, находилась фототелевизионная система с высоким разрешением (1100 строк); с её помощью получены и переданы на Землю крупномасштабные изображения участков лунной поверхности в районе Моря Дождей, кратера Аристарх и других (различаются кратеры размером до 15-20 м , а отдельные объекты размером до 5 м ). Станция функционировала до19 января 1967. Проведено 302 сеанса радиосвязи. На 602-м витке после выполнения программы полета радиосвязь со станцией была прервана.

» Луна -13 » — вторая АМС, совершившая мягкую посадку на Луну . Запущена 21 декабря 1966. 24 декабря произвела посадку в районе Океана Бурь в точке с селенографическими координатами 62° 03″ з. д. и 18° 52″ с. ш. Масса АМС после посадки на Луну 112 кг . С помощью механического грунтомера, динамографа и радиационного плотномера получены данные о физико-механических свойствах поверхностного слоя лунного грунта. Газоразрядные счётчики, регистрировавшие космическое корпускулярное излучение, позволили определить отражательную способность лунной поверхности для космических лучей. На Землю переданы 5 крупных панорам лунного ландшафта при различных высотах Солнца над горизонтом.

» Луна -14 » — четвёртый советский ИСЛ. Запущена 7 апреля 1968. Параметры орбиты: периселений 160 км, апоселений 870 км. Проводилось уточнение соотношения масс Земли и Луны ; исследовались гравитационное поле Луны и её форма методом систематических длительных наблюдений за изменениями параметров орбиты; изучались условия прохождения и стабильности радиосигналов, передаваемых с Земли на борт ИСЛ и обратно при различных положениях его относительно Луны , в частности при заходе за лунный диск; измерялись космические лучи и потоки заряженных частиц, идущих от Солнца. Получена дополнительная информация для построения точной теории движения Луны .

» Луна -15 » запущена 13 июля 1969 года, за три дня до запуска «Аполлона-11». Целью данной станции было взятие проб лунного грунта. На лунную орбиту вышла одновременно с «Аполлоном-11». В случае успеха наша станциям могла бы взять пробы грунта и впервые совершить старт с Луны с возвращением на Землю раньше американцев. В книге Ю.И.Мухина «Анти-Аполлон: лунная афера США» говорится: «хотя вероятность столкновения была гораздо ниже, чем в небе над Боденским озером, американцы запросили АН СССР о параметрах орбиты нашей АМС, Они были им сообщены. АМС почему-то долго болталась на орбите. Потом совершила жесткую посадку на реголит. Американцы состязание выиграли. Как? Что значат эти дни кружения «Луны-15» вокруг Луны: возникшие на борту неполадки или… переговоры каких-то инстанций? Сама ли крахнулась наша АМС или ей помогли это сделать?». Взять пробы грунта смогла только «Луна-16».

» Луна -16 » — АМС, впервые совершившая рейс Земля — Луна — Земля и доставившая образцы лунного грунта. Стартовала 12 сентября 1970. 17 сентября вышла на селеноцентрическую круговую орбиту с удалением от лунной поверхности 110 км , наклонением 70°, периодом обращения 1 ч 59 мин . В дальнейшем была решена сложная задача формирования предпосадочной орбиты с низким периселением. Мягкая посадка произведена 20 сентября 1970 в районе Моря Изобилия в точке с координатами 56°18″ в. д. и 0°41″ ю. ш. Грунтозаборное устройство обеспечило бурение и забор грунта. Старт с Луны ракеты » Луна — Земля» произведён по команде с Земли 21 сентября 1970. 24 сентября возвращаемый аппарат был отделен от приборного отсека и совершил посадку в расчётном районе. «Л.-16″ состоит из посадочной ступени с грунтозаборным устройством и космической ракеты » Луна — Земля» с возвращаемым аппаратом. Масса АМС при посадке на поверхность Луны 1880 кг . Посадочная ступень — самостоятельный ракетный блок многоцелевого назначения, имеющий жидкостный ракетный двигатель, систему баков с компонентами топлива, приборные отсеки и амортизированные опоры для посадки на поверхность Луны .

» Луна -17 » — АМС, доставившая на Луну первую автоматическую передвижную научную лабораторию » Луноход-1 «. Запуск «Л.-17″ — 10 ноября 1970, 17 ноября — мягкая посадка на Луну в районе Моря Дождей, в точке с координатами 35° з. д. и 38°17» с. ш.

Перед советскими учеными и конструкторами при разработке и создании лунохода встала необходимость решения комплекса сложных проблем. Надо было создать совершенно новый тип машины, способной длительное время функционировать в необычных условиях открытого космоса на поверхности другого небесного тела. Основные задачи: создание оптимального движителя с высокой проходимостью при малых массе и энергопотреблении, обеспечивающего надёжную работу и безопасность движения; систем дистанционного управления движением лунохода ; обеспечение необходимого теплового режима с помощью системы терморегулирования, поддерживающей температуру газа в приборных отсеках, элементов конструкции и оборудования, расположенных внутри герметичных отсеков и вне их (в открытом космосе в периоды лунных дней и ночей) в заданных пределах; выбор источников питания, материалов для элементов конструкции; разработка смазочных материалов и систем смазок для условий вакуума и другое.

Научная аппаратура Л. с. а. должна была обеспечить изучение топографических и селено-морфологических особенностей местности; определение химического состава и физико-механических свойств грунта; исследование радиационной обстановки на трассе перелёта к Луне, в окололунном пространстве и на поверхности Луны; рентгеновского космического излучения; эксперименты по лазерной локации Луны. Первый Л. с. а. — советский » Луноход -1″ ( рис. 1 ), предназначенный для проведения большого комплекса научных исследований на поверхности Луны, был доставлен на Луну автоматической межпланетной станцией «Луна-17» (смотри Ошибка! Источник ссылки не найден. ), проработал на её поверхности с 17 ноября 1970 по 4 октября 1971 и прошёл 10540 м . » Луноход -1″ состоит из 2 частей: приборного отсека и колёсного шасси. Масса » Лунохода -1″ 756 кг . Герметичный приборный отсек имеет форму усечённого конуса. Корпус его изготовлен из магниевых сплавов, обеспечивающих достаточные прочность и лёгкость. Верхняя часть корпуса отсека используется как радиатор-охладитель в системе терморегулирования и закрывается крышкой. В период лунной ночи крышка закрывает радиатор и препятствует излучению тепла из отсека. В течение лунного дня крышка открыта, и элементы солнечной батареи, расположенные на её внутренней стороне, обеспечивают подзарядку аккумуляторов, питающих бортовую аппаратуру электроэнергией.

В приборном отсеке размещены системы терморегулирования, электропитания, приёмные и передающие устройства радиокомплекса, приборы системы дистанционного управления и электронно-преобразовательные устройства научной аппаратуры. В передней части расположены: иллюминаторы телевизионных камер, электрический привод подвижной остронаправленной антенны, служащей для передачи на Землю телевизионных изображений лунной поверхности; малонаправленная антенна, обеспечивающая приём радиокоманд и передачу телеметрической информации, научные приборы и оптический уголковый отражатель, изготовленный во Франции. По левому и правому бортам установлены: 2 панорамные телефотокамеры (причём в каждой паре одна из камер конструктивно объединена с определителем местной вертикали), 4 штыревые антенны для приёма радиокоманд с Земли в другом диапазоне частот. Для подогрева газа, циркулирующего внутри аппарата, служит изотопный источник тепловой энергии. Рядом с ним расположен прибор для определения физико-механических свойств лунного грунта.

Резкие температурные перепады при смене дня и ночи на поверхности Луны, а также большая разница температур между деталями аппарата, находящимися на Солнце и в тени, обусловили необходимость разработки специальной системы терморегулирования. При низких температурах в период лунной ночи для обогрева приборного отсека автоматически прекращается циркуляция газа-теплоносителя по контуру охлаждения и газ направляется в контур подогрева.

Система электропитания лунохода состоит из солнечной и химической буферных батарей, а также приборов автоматического управления. Управление приводом солнечной батареи осуществляется с Земли; при этом крышка может быть установлена на любой угол в пределах от нуля до 180°, необходимый для максимального использования солнечной энергии.

Бортовой радиокомплекс обеспечивает приём команд из Центра управления и передачу информации с борта аппарата на Землю. Ряд систем радиокомплекса используется не только при работе на поверхности Луны, но и на участке перелёта с Земли. Две телевизионные системы Л. с. а. служат для решения самостоятельных задач. Система малокадрового телевидения предназначена для передачи на Землю телевизионных изображений местности, необходимых экипажу, управляющему с Земли движением лунохода . Возможность и целесообразность применения такой системы, для которой характерна более низкая по сравнению с вещательным телевизионным стандартом скорость передачи изображения, была продиктована специфическими лунными условиями. Основное из них — медленное изменение ландшафта при движении лунохода . Вторая телевизионная система служит для получения панорамного изображения окружающей местности и съёмки участков звёздного неба, Солнца и Земли с целью астроориентации. Система состоит из 4 панорамных телефотокамер.

Самоходное шасси обеспечивает решение принципиально новой задачи космонавтики — передвижение автоматической лаборатории по поверхности Луны. Оно выполнено таким образом, чтобы луноход имел высокую проходимость и надёжно работал в течение длительного времени при минимальной собственной массе и потребляемой электроэнергии. Шасси обеспечивает передвижение лунохода вперёд (с 2 скоростями) и назад, повороты на месте и в движении. Оно состоит из ходовой части, блока автоматики, системы безопасности движения, прибора и комплекса датчиков для определения механических свойств грунта и оценки проходимости шасси. Поворот достигается за счёт различных скоростей вращения колёс правого и левого бортов и изменением направления их вращения. Торможение осуществляется переключением тяговых электродвигателей шасси в режим электродинамического торможения. Для удержания лунохода на уклонах и его полной остановки включаются дисковые тормоза с электромагнитным управлением. Блок автоматики управляет движением лунохода по радиокомандам с Земли, измеряет и контролирует основные параметры самоходного шасси и автоматическую работу приборов для исследования механических свойств лунного грунта. Система безопасности движения обеспечивает автоматическую остановку при предельных углах крена и дифферента и перегрузках электродвигателей колёс.

Прибор для определения механических свойств лунного грунта позволяет оперативно получать информацию о грунтовых условиях движения. Пройденный путь определяется по числу оборотов ведущих колёс. Для учёта их пробуксовки вносится поправка, определяемая с помощью свободно катящегося девятого колеса, которое специальным приводом опускается на грунт и поднимается в исходное положение. Управление аппаратом осуществляется из Центра дальней космической связи экипажем в составе командира, водителя, штурмана, оператора, бортинженера.

Режим движения выбирается в результате оценки телевизионной информации и оперативно поступающих телеметрических данных о величине крена, дифферента пройденного пути, состояния и режимах работы приводов колёс. В условиях космического вакуума, радиации, значительных перепадов температур и сложного рельефа местности по трассе движения все системы и научные приборы лунохода функционировали нормально, обеспечив выполнение как основной, так и дополнительной программ научных исследований Луны и космического пространства, а также инженерно-конструкторских испытаний.

» Луноход -1″ детально обследовал лунную поверхность на площади 80 000 м 2 . Для этого с помощью телевизионных систем было получено более 200 панорам и свыше 20 000 снимков поверхности. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта, а в 25 точках проведён анализ его химического состава. Прекращение активного функционирования » Лунохода -1″ было вызвано выработкой ресурсов его изотопного источника тепла. В конце работы он поставлен на практически горизонтальной площадке в такое положение, при котором уголковый светоотражатель обеспечил многолетнее проведение лазерной локации его с Земли.

» Луна -18 » запущена 2 сентября 1971. На орбите станция осуществляла маневрирование с целью отработки методов автоматической окололунной навигации и обеспечения посадки на Луну . «Л.-18» совершила 54 витка. Проведено 85 сеансов радиосвязи (проверка работы систем, измерение параметров траектории движения). 11 сентября была включена тормозная двигательная установка, станция сошла с орбиты и достигла Луны в материковой части, окружающей Море Изобилия. Район посадки был выбран в гористой местности, представляющей большой научный интерес. Как показали измерения, прилунение станции в этих сложных топографических условиях оказалось неблагоприятным.

» Луна -19 » — шестой советский ИСЛ; запущена 28 сентября 1971. 3 октября станция вышла на селеноцентрическую круговую орбиту с параметрами: высота над поверхностью Луны 140 км, наклонение 40° 35″, период обращения 2 ч 01 мин 45 сек . 26 и 28 ноября станция была переведена на новую орбиту. Проводились систематические длительные наблюдения за эволюцией её орбиты с целью получения необходимой информации для уточнения гравитационного поля Луны . Непрерывно измерялись характеристики межпланетного магнитного поля в окрестностях Луны . На Землю переданы фотографии лунной поверхности.

» Луна -20 » запущена 14 февраля 1972. 18 февраля в результате торможения переведена на круговую селеноцентрическую орбиту с параметрами: высота 100 км, наклонение 65°, период обращения 1 ч 58 мин . 21 февраля осуществила мягкую посадку на поверхность Луны впервые в горном материковом районе между Морем Изобилия и Морем Кризисов, в точке с селенографическими координатами 56° 33″ в. д. и 3° 32″ с. ш. «Л.-20» по конструкции аналогична «Л.-16». Грунтозаборный механизм произвёл бурение лунного грунта и забор образцов, которые были помещены в контейнер возвращаемого аппарата и загерметизированы. 23 февраля с Луны стартовала космическая ракета с возвращаемым аппаратом. 25 февраля возвращаемый аппарат АМС «Л.-20» совершил посадку в расчётном районе территории СССР. На Землю были доставлены образцы лунного грунта, впервые взятые в труднодоступном материковом районе Луны .

» Луна -21 » доставила на поверхность Луны «Луноход-2». Запуск был осуществлен 8 января 1973. «Л.-21″ совершила мягкую посадку на Луну на восточной окраине Моря Ясности, внутри кратера Лемонье, в точке с координатами 30° 27″ в. д. и 25° 51» с. ш. 16 января с посадочной ступени «Л.-21» по трапу сошёл «Луноход-2».

16 января 1973 с помощью автоматической станции «Луна-21″ в район восточной окраины Моря Ясности (древний кратер Лемонье) был доставлен » Луноход -2″. Выбор указанного района посадки диктовался целесообразностью получения новых данных из сложной зоны сочленения моря и материка (а также, по утверждению некоторых исследователей, с целью проверки достоверности факта высадки американцев на Луну). Усовершенствование конструкции к бортовых систем, а также установка дополнительных приборов и расширение возможностей аппаратуры позволили значительно повысить манёвренность и выполнить большой объём научных исследований. За 5 лунных дней в условиях сложного рельефа » Луноход -2″ прошёл расстояние 37 км .

» Луна -22 » была запущена 29 мая 1974 года и 9 июня перешла на лунную орбиту. Выполняла функции искусственного спутника Луны, исследования окололунного пространства (в том числе метеоритной обстановки)

» Луна -23 » была запущена 28 октября 1974 года и совершила мягкую посадку на Луну 6 ноября. Вероятно, ее запуск был приурочен к очередной годовщине Великого Октября. В задачи станции входили взятие и исследование лунного грунта, однако прилунение состоялось в области с неблагоприятным рельефом, из-за чего грунтозаборное устройство сломалось. 6-9 ноября исследования проводились по сокращенной программе.

» Луна -24 » была запущена 9 августа 1976 года и прилунилась 18 августа в районе Моря Кризисов. Задачей станции было взятие «морского» лунного грунта (при том, что «Луна-16» взяла грунт на границе моря и материка, а «Луна-20» — на материковой области). Взлетный модуль с лунным грунтом стартовал с Луны 19 августа, и 22 августа капсула с грунтом достигла Земли.

Исследования Луны аппаратами «Зонд»

Источник