Особенности проекта
Серьезной проблемой при создании лунохода стало обеспечение
теплового режима внутри гермоконтейнера. Амплитуда колебаний температуры
лунной поверхности в течение лунного дня превышает 300?. Поэтому, с
одной стороны в течение лунного дня, длящегося 14 суток, требовался
непрерывный сброс избыточного тепла, а с другой - низкие температуры
лунной ночи требовали подогрева. Использовать же для обогрева
электронагреватели было невыгодно из-за дефицита электроэнергетики.
Вместо них решено было использовать радиоизотопный источник тепла, а
саму систему терморегулирования сделать двухконтурной. В течение лунного
дня вентилятор гонял воздух по гермоконтейнеру, а сброс тепла
осуществлялся через верхнее днище приборного отсека, которое
одновременно являлось радиатором-охладителем. На его наружной
поверхности было нанесено специальное термооптическое покрытие,
состоящее из зеркальных элементов из кварцевого стекла. Для уменьшения
стока тепла из приборного отсека через радиатор-охладитель на время
лунной ночи закрывался теплоизолированной крышкой, на внутренней
поверхности которой были расположены фотопреобразователи солнечной
батареи.
Сам радиоизотопный источник тепла, содержащий ампулы с
полонием-210, был разработан там же, где разрабатывалось и все советское
ядерное оружие, то есть во Всесоюзном НИИ экспериментальной физики в
закрытом городе Арзамас-16.
С наружной части лунохода были установлены иллюминаторы
телекамер, панорамные телефотокамеры, малонаправленная антенна
дециметрового диапазона, четыре штыревых малонаправленных антенны
метрового диапазона, остронаправленная антенна на приводе,
радиоизотопный нагреватель, лазерный уголковый отражатель и самоходное
шасси.
Главной задачей для лунохода были определение физико-механических
и химических параметров лунного грунта. На борту также имелась
специальная аппаратура для изучения магнитных полей, аппаратура для
телевизионной съемки и телефотометрической панорамной съемки. Все эти
задачи и должны были решаться по ходу движения лунохода. Активная работа
должна была продолжаться в течение 3 месяцев.
Но наиболее сложным и оригинальным механизмом на луноходе явилось
не имевшее прототипов самоходное шасси, разработанное в ленинградском
ВНИИТрансМаше (ВНИИ-100). Именно оно придало посадочному аппарату новое
качество, а именно: способность передвигаться и исследовать поверхность
Луны в различных точках.
В состав самоходного шасси входила ходовая часть с колесными
движителями на упругой подвеске, электродвигатели и механическая
трансмиссия, предназначенная для вращения ведущих колес, блок автоматики
шасси и прибор оценки проходимости. Каждое колесо имело три титановых
обода, покрытых сеткой из нержавеющей стали и соединенных
грунтозацепами. Ступица колеса была соединена с ободом спицами. Колеса,
трансмиссии и двигатели объединены в единые узлы - мотор-колеса. Луноход
имел восемь мотор-колес, каждое из которых являлось ведущим.
Входивший в состав самоходного шасси прибор оценки проходимости
был предназначен для получения информации о дорожных условиях,
необходимой при управлении движением лунохода, о пройденном пути и для
проведения научных экспериментов по исследованию свойств грунта. Прибор,
установленный на корме лунохода, состоял из мерного (девятого) колеса и
механизмов для внедрения и поворота в грунте штампа. С помощью мерного
колеса определялся пройденный путь.
Управление движением производилась по командам с Земли. Кроме
этого на борту лунохода имелась автоматическая система безопасности,
следившая за работой самоходного шасси и подававшая команду "стоп" в
случае возникновения нештатных ситуаций.
В качестве полезной нагрузки на борту лунохода были установлены
коллиматорный рентгеновский телескоп РТ 1 для исследования
рентгеновского космического излучения, радиометр РВ 2Н для исследования
радиационной обстановки на трассе перелета и на поверхности Луны, а
также автоматическая спектрометрическая аппаратура РИФМА для определения
химического состава лунного грунта.
Общая масса первого лунохода составляла 756 кг, его длина с
открытой крышкой солнечной батареи 4,42 метра, ширина 2,15 метра, высота
1,92 метра. Он был рассчитан на 3 месяца работы на поверхности Луны.
Стартовая масса космического аппарата Е8 составляла 5750 кг,
после выхода на селеноцентрическую орбиту - 4100 кг, а на поверхности
Луны - 1900 кг.
Еще на этапе проектных работ для управления луноходами из числа офицеров в/ч 32103,
головной организации по наземному командно-измерительному комплексу
Министерства обороны СССР, были отобраны кандидаты в экипаж лунохода.
В составе экипажа предусматривался командир, водитель, бортинженер, штурман и
оператор наведения остронаправленной антенны. Командирами экипажей были
назначены Николай Еременко и Игорь Федоров, водителями
Габдулхай Латыпов и Вячеслав Довгань, штурманами Константин
Давидовский и Викентий Самаль, операторами остронаправленной
антенны Валерий Сапранов и Николай Козлитин, резервным водителем
и оператором стал Василий Чубукин.
Для работы с луноходом была разработана система дистанционного
управления. Сюда, помимо самого лунохода, средств наземного комплекса
управления на НИП-10 под Симферополем входил пункт управления луноходом
(ПУЛ). Он, как и центр управления полетом аппаратов Е8, также размещался
на НИП 10, но в другом здании. Экипаж лунохода имел в своем
распоряжении видеоконтрольные устройства - мониторы, на которых
отображалась телеметрическая информация о состоянии систем лунохода, а
также телевизионное изображение поверхности Луны. Для управления были
разработаны специальные пульты, оборудованные ручками управления по типу
тех, которыми оснащены пилотируемые космические корабли. Любое
изменение положения ручки автоматически преобразовывалось в команды,
которые через антенну НИП-10 передавались на луноход.
Для отработки методики управления луноходом там же по соседству с
центром управления луноходом был создан специальный "лунодром". Здесь
же экипажи лунохода смогли попрактиковаться в управлении аппаратом.
Летные испытания
Тем временем 4 февраля 1967 года вышло очередное
постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР №115-46 о работе над
техникой по лунной программе. В ней был установлен график лунных
экспедиций и полетов автоматических аппаратов, обеспечивающих их. Так
как луноход шел теперь в одной упряжке с пилотируемым комплексом Л-З, то
это постановление касалось и его. Согласно этому Постановлению к
летно-конструкторским испытаниям ракеты Н-1 планировалось приступить в
сентябре 1967 года, первую посадку космонавта на Луну осуществить в
третьем квартале 1968 года. В промежутке между этими датами аппарат Е8
должен был быть полностью испытан.
Реально же ракета Н-1 впервые стартовала 21 февраля 1969 года. За два дня до этого была предпринята попытка запустить первый луноход. 19 февраля 1969 года с космодрома Байконур был произведен запуск четырехступенчатой ракеты-носителя 8К82К с космическим аппаратом Е8 №201.
Уже на 51,4 секунде полета ракеты разрушился головной обтекатель. Это
произошло из-за ошибочных расчетов обтекателя на прочность. Запуск 19
февраля был первым полетом ракеты с этим новым обтекателем. Во время
прохождения зоны максимального скоростного напора возникли
аэродинамические вибрации, вследствие чего и произошло разрушение узлов
крепления створок обтекателя. Обломки головного обтекателя, пролетев
вдоль блока Д, третьей и второй ступеней, врезались в баки первой
ступени, пробив их оболочку. В результате произошел контакт
самовоспламеняющихся компонентов топлива, завершившийся взрывом на 53-й
секунде полета, полностью разрушившем ракету.
Впрочем, к этому времени на первый план уже выходила совсем
другая "восьмерка". Идея дистанционного исследования поверхности Луны
была привлекательной с точки зрения выбора районов посадки пилотируемой
экспедиции. Однако для исследования химических свойств лунного грунта
этого было недостаточно, поскольку уровень развития научного
приборостроения тех лет не позволял создать сложную и компактную
аппаратуру для анализа лунного грунта непосредственно на Луне. Гораздо
проще было это сделать в лабораторных условиях на Земле. Но для этого
требовалось иметь хотя бы несколько десятков граммов образцов лунного
грунта.
Правда, была у этой идеи и политическая подоплека. Дело в том,
что американская программа "Аполлон" выходила на завершающую стадию, и
становилось ясно, что планы американцев высадить астронавтов на Луну в
1969 году вполне реальны. Летные же испытания нашей лунной ракеты Н 1
даже еще не начинались. Все яснее вырисовывалась угроза поражения в
лунной гонке. Но надо было чем-то ответить, ибо с пропагандистской точки
зрения победа в лунной гонке означала превосходство той или иной
социальной системы.
Именно эта проблема и была рассмотрена сначала у секретаря ЦК
КПСС Д.Ф. Устинова 23 декабря 1968 года, а затем на совещании,
состоявшемся 30 декабря 1968 года в ВПК. После подведения неутешительных итогов советской пилотируемой лунной программы была рассмотрена и утверждена программа Е8-5, предусматривающая доставку лунного грунта автоматическими станциями, разработанными в Химках под руководством Г.Н. Бабакина.
Тем самым было решено хоть какой-то "ложкой меда" скрасить "бочку
дегтя". Более того, было также решено негласно дать установку средствам
массовой информации, что наш путь изучения Луны - это автоматы. О том,
что на самом деле это не так, советский народ узнал только в конце 80 х
годов с наступлением гласности.
Как следствие заседания ВПК 8 января 1969 года вышло
разработанное Г.Н. Бабакиным Постановление ЦК КПСС и Совета Министров
СССР "О плане работ по исследованию Луны, Венеры и Марса автоматическими
станциями". Оно зажгло "зеленый свет" перед конструкторским бюро завода
имени С.А. Лавочкина.
Создание космплекса Е8-5 после целого ряда неудач завершилось
успешным полетом "Луны-16", доставившей на Землю образцы лунного грунта.
После того, как была выполнена эта приоритетная задача, можно
было приступать и к выполнению остальной части программы освоения Луны
автоматическими станциями. При этом, поскольку высадка человека на Луну
по программе Н1 Л3 сдвигалась на неопределенный срок, изучение Луны с
помощью автоматических станций приобретала самостоятельное значение.
Хотя в течение полутора лет основной акцент делался на доставке грунта с
Луны, работа над луноходом в КБ завода имени С.А. Лавочкина не
прекращалась. Теперь наступила и его очередь.
На Луне
10 ноября 1970 года с площадки №81 космодрома Байконур
стартовала ракета УР-500К, которая вывела на траекторию полета к Луне
автоматическую станцию Е8 №203, названную в сообщении ТАСС "Луной-17".
В ходе перелета были проведены две коррекции траектории, и 15 ноября
станция вышла на орбиту искусственного спутника Луны высотой 85x141 км и
периодом обращения 116 минут.
16 ноября прошли коррекции орбиты, в результате которых
минимальная высота над поверхностью снизилась до 19 км. Наконец 17
ноября 1970 года станция "Луна-17" благополучно совершила посадку в Море
Дождей, при этом весь спуск от начала торможения занял примерно 6
минут. Два с половиной часа ушло на осмотр места посадки с помощью
телефотометров и развертывание трапов. Только после анализа окружающей
обстановки была выдана команда, и самоходный аппарат массой 756 кг,
получивший название "Луноход-1", съехал со ступени КТ на лунный грунт.
Как только стихли аплодисменты по случаю рождения "Лунохода-1",
само собой возник вопрос - а что же делать дальше? Нет, конечно же,
общая задача была ясна, ведь именно ради нее, то есть ради исследования
поверхности Луны, и создавалась "восьмерка". Но вот детального плана
исследования с помощью лунохода не существовало.
Он рождался по ходу дела. Как выяснилось, управлять самоходным
аппаратом, ориентируясь на местности с помощью телевизионной картинки,
было очень не просто. Тем более что картинка с Луны была очень
контрастной, без полутеней, да и периодичность смены изображения
составляла 21 секунду, к тому же сами телевизионные камеры были
расположены слишком низко. По существу, весь первый лунный день экипажи
лунохода приноравливались к необычным телеизображениям, а потому и
скорость передвижения "Лунохода-1" была ничтожной и сравнима со
скоростью черепахи. Фактически за первый лунный день аппарат прошел
всего лишь 197 метров, хотя каждая зона радиовидимости использовалась по
максимуму.
Стоит заметить, что, хотя в состав экипажа лунохода входил штурман, в
обязанности которого входило прокладывание маршрута, фактически выбор
маршрута рождался в споре между управленцами и учеными, для которых
интересен был каждый кратер и каждый лунный камень.
За двое суток до конца лунного дня экипаж начал готовить аппарат к
ночной "спячке", для чего развернул луноход на восток, чтобы при
восходе Солнца солнечная батарея, поднятая на 90°, была освещена прямыми
лучами. Перед самым наступлением ночи крышка лунохода, служащая также
солнечной батареей, по команде с Земли закрыла радиатор для
предотвращения оттока тепла.
Первую лунную ночь "Луноход-1" пережил благополучно. Сразу же
после восхода Солнца над лунным горизонтом крышка была открыта, и в
течение двух земных суток шла подзарядка аккумуляторной батареи.
Дальше луноход снова двинулся в путь. На этой раз экипаж, получивший
определенный опыт, чувствовал себя гораздо увереннее, в результате чего
за второй лунный день пройденный путь составил более 1500 метров.
Правда, в середине лунного дня пришлось приостанавливать движение,
поскольку в это время Солнце стоит слишком высоко, теней практически
нет, и на телекартинке - сплошное светлое пятно. В процессе движения
осуществлялись и плановые остановки для получения круговых фотопанорам и
определения физико-механических свойств лунного грунта с помощью
прибора ПРОП. Кроме того, проводились сеансы лазерной локации с
использованием уголкового отражателя.
Гарантийный срок активного существования лунохода на поверхности
Луны составлял 3 месяца. За это время помимо изучения лунной поверхности
луноход выполнял еще и прикладную программу: отрабатывал поиск района
посадки лунной кабины. Спустя два месяца после посадки удалось с
использованием только навигационных средств вывести луноход к посадочной
ступени КТ и сфотографировать ее. Случались и критические ситуации,
когда луноход долго не мог выбраться из небольшого кратера. Однако
экипаж с честью справился с испытанием.
По окончании четвертого лунного дня, ТАСС сообщил о полном
выполнении первоначальной программы работ "Лунохода-1". Но, поскольку
бортовые системы функционировали нормально, программа исследований была
продолжена. В результате "Луноход-1" втрое перекрыл отведенное ему
время, в течение которого он прошел по Луне 10540 метров,
обследовав площадь в 80000 кв. м, при этом максимальная скорость
движения составила 2 км/час. Было получено свыше 20000 телеизображений
лунной поверхности и 200 фотопанорам, прибор оценки проходимости
отработал 537 циклов определения физико-механических свойств
поверхностного слоя лунного грунта, а в 25 точках проведен его
химический анализ.
Уже к середине лета максимальный ток солнечной батареи упал с 3,5
до 2,3 Ампера, а емкость аккумуляторной батареи с расчетных 200 до 128
Ампер-часов. В конечном итоге критичным для функционирования аппарата
оказался радиоизотопный источник тепла.
Последний сеанс с луноходом состоялся 14 сентября 1971 года.
После наступления лунной ночи 15 сентября температура в отсеке стала
падать. По-видимому, аппаратура просто замерзла, хотя, возможно, не
хватило емкости аккумуляторной батареи. После наступления двенадцатого
лунного дня 30 сентября аппарат не вышел на связь.
Суммарная длительность активного функционирования самоходного аппарата "Луноход-1" составила 301 сутки 06 часов 37 минут.
Так завершилась блестящая эпопея первого в мире дистанционно
управляемого планетохода, созданного под руководством Главного
конструктора Г.Н. Бабакина, который умер 3 августа 1971 года.
Источник: http://www.laspace.ru/rus/lh.php |