Вячеслав Довгань - Лунная одиссея отечественной космонавтики. От «Мечты» к луноходам

Естественное развитие космонавтики востребовало осуществление мягкой посадки в любом её районе. Схема прямого перелёта, воплощённая в «Луне-9», обеспечивала посадку ЛКА только в западных районах Луны.

Но для этого нужны были знания особенностей поля тяготения Луны.

Для исследования её гравитационного поля единственным инструментом мог быть только искусственный спутник Луны (ИСЛ).

В конце декабря 1965 г. на одном из совещаний у М.В. Келдыша было принято предложение Г.Н. Бабакина о создании такого ИСЛ.

Практические возможности ракетно-космической промышленности, подтверждённые научно обоснованными расчётами, позволяли разрешить эту задачу.

После завершения работ по «Луне-9» проектанты из Химок активно приступили к очередному этапу исследования Луны. В значительной степени это был уже другой объект (Е-6С) - первый проект Г.Н. Бабакина как Главного конструктора и, пожалуй, первый проект КА, созданный на М3 им. С.А. Лавочкина (отдел М.И. Татаринцева). На базе перелётно-посадочного модуля создавались первые варианты спутника Селены. Они могли активно существовать сравнительно небольшое время (2-3 месяца), т.к. были снабжены лишь химическими источниками питания. В вычислительных центрах провели большую работу по выбору траектории полёта, которая учитывала бы специфику функционирования лунного спутника, удобство телеконтроля и телеуправления средствами КИКа.

Первого марта 1966 г. стартовала ракета с целью вывести очередной аппарат (Е-6С №204) на окололунную орбиту. Запуск оказался неудачным: на разгонном блоке отказала система управления, и объект остался на орбите ИСЗ, получив название «Космос-111», но вскоре сгорел в атмосфере.

31 марта 1966 г. в 13 ч 46 мин 59 с с космодрома «Байконур» ушла в небо «Луна-10» (Е-6С №206).

Госкомиссия, ГОГУ и ГУ работали в том же составе, как и на «Луне-9». Главную баллистическую группу от Центра КИКа возглавлял Н.М. Барабанов, работу всех технических средств КИКа координировал И.Л. Геращенко.

«Луна-10» - это первая полностью самостоятельная работа бабакинского коллектива совместно с КИКом [22, 25].

Вывод её на околоземную орбиту и дальнейший перелёт к Луне проходили примерно так же, как и у «Луны-9». Однако при подлёте к Луне принятая телеметрическая информация показала, что скорость полёта ЛКА превышала расчётную и составляла 2,5 км/с. Если её не уменьшить, аппарат выйдет из сферы действия Луны и превратится в ИСЗ с очень вытянутой орбитой. Чтобы сила поля тяготения Луны оказалась достаточной для удержания ЛКА на орбите спутника, необходимо было уменьшить скорость примерно до 1,76 км/с. В точке, удалённой от Луны примерно на тысячу километров, по КРЛ Симферопольского НИПа дежурный расчёт выдал команду на включение КТДУ в режим торможения. После истечения заданного промежутка времени, скорость ЛКА была снижена с 2,5 до 1,6 км/с. Отделившийся герметичный контейнер массой 245 кг под действием притяжения Луны вышел на окололунную орбиту с параметрами, близкими расчётным, и 3 апреля 1966 г. в 21 ч 44 мин стал первым в мире искусственным спутником Луны.

Рис.27. «Луна-10»

В контейнере находились радиоприёмная и передающая аппаратура, антенные устройства, телеметрическая система, научная аппаратура, блок кварцевых генераторов, программно-временные устройства, система терморегулирования и химические источники электропитания.

Расчётные параметры орбиты обеспечивали нормальный тепловой режим приборов и устройств, а также благоприятные возможности для проведения исследований на различных удалениях от поверхности Луны.

При исследовании эволюций орбиты траекторные измерения для повышения точности проводились в дециметровом диапазоне. Для этого на борту вместо передатчика угломерной системы «Маяк-6» («Луна-9») установили два комплекта приёмоответчика РКТ-1. А наземные радиотехнческие средства находились на Евпаторийском НИПе (НРТК «Плутон»). Поэтому было принято решение провести совместную работу НИП-10 и НИП-16. В связи с этим часть группы управления перебазировалась на НИП-16. Начальник этого пункта подполковник Г.А.Сыцко являлся одним из заместителей руководителя ГОГУ.

Кроме того, привлекались Щёлковский и Уссурийский НИПы, оснащённые передающими (PC-10) и приёмными (РС-10-2М) антеннами. Было проведено 74 совместных сеансов работы.

Как известно, изменение орбиты ИСЛ вызывается в основном воздействием Земли, Солнца и поля тяготения Луны, которое превосходит в 5-6 раз соответствующие возмущения, обусловленные воздействием Солнца и Земли. В результате систематических, длительных наблюдений за изменением параметров орбиты ИСЛ и обработки траекторных измерений впервые удалось построить гравитационное поле Луны. При этом выявлена несимметричность поля тяготения видимого и невидимого полушарий Луны и тенденция грушевидного распределения масс.

Измерение магнитного поля в космосе несколько осложнялось тем, что различные бортовые устройства имеют собственное магнитное поле. Поэтому для уменьшения помех от самого КА магнитометры выносили на специальных штангах на удаление до 2 м от основной конструкции.

На «Луне-10» блок датчиков феррозондового магнитометра СГ-59М установили на выносной штанге длиной около 1,5 м. Было произведено около двухсот измерений напряжённости магнитного поля трёх взаимно перпендикулярных компонент магнитного поля соответственно каждым из трёх феррозондов. Разрешающая способность магнитометра составляла примерно 1 гамму при диапазоне до +/-50 гамм по каждой компоненте. Передача результатов измерений на Землю осуществлялась с интервалами 128 с. Из-за вращения ИСЛ вокруг своей оси (необходимость обеспечения теплового режима) обработка магнитограмм осложнялась, т. к. каждая из трёх проекций напряжённости магнитного поля, регистрируемая одним из трёх феррозондов, непрерывно менялась по времени.

Впервые были получены материалы измерений распределения метеорного вещества в окрестностях Луны (на высотах 350-1015 км от её поверхности) при помощи баллистических пьезоэлектрических датчиков, разработанных и созданных в Институте геохимии и аналитической химии имени В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ). Каждый датчик имел плату (она являлась рабочей поверхностью) с чувствительным элементом (выполнен из кварца), преобразующий механическое воздействие в электрические колебания, четыре пьезоэлемента (из фосфата аммония) и две плоские пружины. Принцип его работы состоял в следующем. Под действием удара твёрдой частицы происходило смещение платы, вызывающее деформацию пьезоэлемента с выдачей электрического напряжения в форме кратковременных затухающих колебаний. Электрические сигналы поступали на специальный усилитель-преобразователь, который разделял их по амплитуде на четыре диапазона и подсчитывал количество импульсов в каждом диапазоне с разрешающей способностью 12-17 ударов в секунду.