АВТОМАТИЧЕСКАЯ МЕЖПЛАНЕТНАЯ СТАНЦИЯ «ЛУНА-9»
До совершения посадки космического аппарата на лунную поверхность о ее свойствах были самые противоречивые сведения. По одним данным лунная поверхность представляла собой скалистые горные пустыни, по другим «моря» и материки Луны считались покрытыми толстым слоем пыли, в которой могли утонуть любые космические аппараты, осмелившиеся опуститься на ее поверхность.
До станции «Луна-9» было совершено более десятка неудачных попыток мягкой посадки на Луну по программе Е-6. Первый запуск по этой программе был выполнен 4 января 1963 года, но двигатель 4 ступени ракеты-носителя не запустился, и станция осталась на низкой околоземной орбите.
Оригинальное решение для осуществления мягкой посадки на Луну предложил С. П. Королев. Вначале полет лунной станции необходимо было затормозить с помощью двигательной установки до скорости нескольких метров в секунду, а затем автоматическая лунная станция могла сбрасываться с двигательной установки, а па Луне оказывался спускаемый аппарат, упакованный в надутые сжатым газом мягкие и эластичные баллоны (рис. 2). При незначительной массе (около 100 кг) и сравнительно большой опорной поверхности баллонов (порядка 1,5 м²) удельное давление на грунт оказывается незначительным. Система посадки была разработана таким образом, что при любом грунте (будь то твердая скальная поверхность или рыхлый дисперсный грунт) обеспечивалось надежное прилунение станции.
Рис.2. Схема мягкой посадки станции «Луна-9»
Спускаемым аппаратом для станции «Луна-9» фактически можно назвать автоматическую лунную станцию массой порядка 100 кг. Все остальное либо разрушалось, либо повреждалось при соприкосновении с поверхностью. Корпус спускаемого аппарата шарообразной формы диаметром около 50 см при закрытых лепестках принимал яйцевидную форму. Станция подлетела к Луне со скоростью 2,6 км/с. Система астроориентации разворачивала и фиксировала в определенном направлении станцию, таким образом, чтобы сопло двигательной установки было направлено в сторону лунной поверхности. За 48 с до подлета, когда до Луны оставалось 75 км, по сигналу автономного высотомера от станции отделялись ставшие ненужными два отсека с аппаратурой и включалась тормозная двигательная установка. Работа двигательной установки контролировалась по программе, заложенной в памяти станции. Двигатель имел возможность регулирования тяги в относительно широком диапазоне.
С момента начала, работы двигательной установки производился наддув двух эластичных баллонов, внутри которых находилась автоматическая лунная станция. Баллоны, зажав спускаемый аппарат, прочно соединились друг с другом, образуя большой упругий мяч. Вблизи лунной поверхности двигатель выключался и срез его сопла разворачивался и образовывался из плоской пружинной ленты трубчатый щуп. Соприкасаясь с поверхностью, щуп выдавал сигнал на отстрел спускаемого аппарата с баллонами. При этом практически разрывалась связь со станцией, а отделение происходило за счет силы упругости первоначально прижатых к опоре станции баллонов.
Поверхность, к которой прижимались баллоны, была несколько сношена в сторону с целью отделения автоматической лунной станции не по вертикали, чтобы падение произошло не на двигательную установку, а несколько в сторону. Мяч со станцией совершал несколько прыжков и останавливался. По сигналу, поступающему от программно-временного устройства, связи между баллонами рвались, и они, как два мяча, отскакивали от станции. Спускаемый аппарат с небольшой высоты мягко опускался на поверхность.
Благодаря яйцевидной форме и низкому положению центра масс аппарат мог принять заранее заданное положение. Через 4 мин после посадки программно-временное устройство выдавало команду на размыкание пирозамка, и лепестковые антенны раскрывались, освобождая одновременно и штыревые антенны. Лепестковые антенны на перелете играли роль приемно-передающих антенн, а после раскрытия переключались на работу в качестве передающих антенн, тогда как приемными служили штыревые антенны.
Внутри корпуса спускаемого аппарата была установлена жесткая рама с радиоаппаратурой, электронными программно-временными устройствами и приборами автоматики, телеметрической и научной аппаратурой.
Сверху располагался телефотометр, позволявший видеть и передать на Землю панораму окружающей местности. Для бесперебойной работы аппаратуры в лунных условиях поддерживался необходимый температурный режим. Это достигалось устройством наружной теплоизоляции корпуса, а также работой системы терморегулирования. Последняя включала в себя бак с водой, пироклапан, клапан-испаритель, вентилятор и систему трубопроводов.
После посадки на Луну происходил подрыв пироклапана, включалась водяная испарительная система и начинал работать вентилятор, который обеспечивал передачу тепла от прибора к газу. Клапан-испаритель являлся чувствительным элементом системы, регулятором подачи воды и испарителем. Вода поступала к нему из бака под давлением и тем интенсивнее, чем выше была температура клапана. В клапане она испарялась и отнимала тепло от газа, продуваемого через клапан.
31 января 1966 года осуществлён пуск ракеты-носителя «Молния», которая вывела на траекторию полёта к Луне АМС «Луна-9». Станция первоначально была выведена на опорную околоземную орбиту с параметрами: наклонение орбиты — 52 градусов; период обращения — 88 мин.; минимальное расстояние от поверхности Земли (в перигее) — 170 км; максимальное расстояние от поверхности Земли (в апогее) — 220 км, а затем стартовала в сторону Луны. 3 февраля 1966 года станция «Луна-9» совершила первую в истории мягкую посадку на Луну. Это произошло в Океане Бурь, к северо-востоку от кратера Кавальери, в точке с координатами 7.08° с. ш. 64.37 градусов з. д. (Я).
Автоматическая лунная станция, доставленная Луной-9
Луна-9 доставила на поверхность АЛС массой 100 кг. С АЛС были проведены 7 сеансов связи общей продолжительностью более 8 часов. Во время этих сеансов станция передавала панорамные изображения поверхности Луны вблизи места посадки, полученные при различных высотах Солнца над горизонтом (7, 14, 27 и 41 градус). Угол зрения оптико-механической телекамеры составлял 360 градусов по горизонтали и 36 градусов по вертикали, число строк по кадру — 6000, число элементов в строке — 500. Скорость передачи изображения — 1 строка в секунду. Время передачи одной панорамы — 100 минут.
После полета станций «Луна-9» были получены основные данные о свойствах лунного грунта.
Была подтверждена «метеорно-шлаковая» теория строения наружного покрова Луны, выдвинутая В. Шароновым и Н. Сытинской. АЛС передала на Землю по радио панорамы лунного ландшафта на месте посадки, произвела измерения интенсивности радиации, обусловленной воздействием космических лучей и излучением лунного грунта.
Использованные источники:
1. Луна-9 [Электронный ресурс].- 2016 — Режим доступа: http://ru.wikipedia.org
2. Луна-9 [Электронный ресурс].- 2016 — Режим доступа: http://astronaut.ru
