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

В кормовой части расположены: прибор оценки проходимости (ПрОП); мерное (девятое) колесо и электроприводы его подъёма и опускания; изотопный источник тепловой энергии. Прибор оценки проходимости служит для получения информации дорожных условий, пройденного пути и результатов исследований свойств лунного грунта. Конструктивно он состоит из механизмов для внедрения и поворота в грунте конусно-лопастного штампа (пенетрометра) и свободно катящегося девятого колеса.

Пенетрометр определяет физико-механические свойства реголита.

Мерное (девятое) колесо выполняет несколько функций. Прежде всего, оно является датчиком пройденного пути. Для этой цели на колесе имеется отметчик, при помощи которого подсчитывается количество оборотов колеса, что позволяет определить пройденное расстояние и фактическую скорость движения машины, т.к. измерение количества оборотов производится в координате времени. При помощи девятого колеса определяется и коэффициент буксования. За величиной этого параметра постоянно следят, чтобы знать, по какому грунту движется луноход, не опасна ли дорога. По командам с Земли шарнирная система опускает колесо на грунт или поднимает его в транспортное положение.

Для обеспечения надёжной работы в жёстких температурных условиях лунного дня (120-150 °С) и ночи (-130 - -170 °С) луноход оборудован системой терморегулирования. Специальная экранно-вакуумная теплоизоляция (ЭВТИ) покрывает весь корпус, все выступающие приборы и узлы. Она изготовлена из многослойных тончайших металлизированных плёнок, проложенных стекловатой. Но даже такая "шуба" не в состоянии поддерживать температурный режим внутри приборного отсека в пределах от 7 до 32 °С. Поэтому обеспечение заданного режима осуществляется активной газовой системой терморегулирования. Специальная вентиляционная система перемешивает газ, обеспечивая равномерность температуры внутри корпуса. Автоматика регулировала движение газа в коммуникациях, контролируя его расход и, в случае надобности, охлаждая или подогревая его.

Рис. 33. Прибор оценки проходимости и мерное (девятое) колесо

Главная задача системы терморегулирования «ночью» состоит в том, чтобы в течение четырнадцати с половиной земных суток сохранить внутри лунохода тепло. Единственное средство - расположенный вне контейнера в кормовой части лунохода изотопный источник, который при радиоактивном распаде выделяет тепло и превращается в печь, не имеющую отходов. Топливом для «печки» служит искусственный радиоактивный изотоп полоний-210. Его получают, облучая металл висмут в атомном реакторе. Благодаря относительно малому периоду полураспада - около двадцати недель - и удаётся повысить эффективность использования энергии, запасённой в нём при облучении.

Очень важно, что основным компонентом излучения полония-210 являются альфа-частицы. Нейтроны и гамма-лучи, обладающие большой проникающей способностью имеют крайне низкий уровень излучения. Это позволяет практически избежать применения радиационной защиты, упрощает изготовление и наземную подготовку генератора, а также почти исключает радиационное воздействие на аппаратуру лунохода.

На период лунной ночи верхнее днище приборного отсека закрывалось выпукло-вогнутой круглой крышкой. В этом случае подогрев газа происходил путём теплообмена с изотопным источником тепла. Причём это делалось автоматически только тогда, когда температура в приборном отсеке опускалась ниже предельно допустимой.

А вот с охлаждением при работе «днём» дело обстоит сложнее. На аппаратуру действуют три «тепла»: тепловой поток Солнца, тепловой поток от поверхности Луны и тепловыделения самой аппаратуры. Был изобретён для лунохода эффективный способ отвода тепла. На верхнем днище приборного отсека создали радиатор-охладитель со специальным термооптическим покрытием (зеркальные элементы из кварцевого стекла), которое незначительно поглощало солнечную тепловую энергию, но хорошо излучало собственное тепло. К тому же за счёт принятой формы приборного отсека в виде конуса, усечённого сверху, площадь излучаемой поверхности стала оптимальной. Кроме того, на случай предельного повышения температуры внутри отсека предусматривалось применение водяного испарителя для дополнительного охлаждения с запасом воды 15 килограмм. На входе в отсек (по ходу циркуляции газа) были установлены четыре испарительных теплообменника.

Бортовая система электропитания осуществляла снабжение всех систем постоянным током. Она состояла из панели солнечной батареи, буферных серебряно-кадмиевых аккумуляторных батарей и автоматической системы управления зарядно-разрядными режимами.

Панелью солнечной батареи служила внутренняя поверхность крышки, обращённая к отсеку, на которой смонтировали необходимое количество зарядных элементов.

Управление панелью позволяло в начале лунного дня по команде с Земли специальным механизмом установить её под любым углом наклона от 0 до 180°, зафиксировать её в открытом состоянии в промежуточных положениях в зависимости от местонахождения Солнца и закрыть её, как правило, при наступлении лунной ночи. Вырабатываемый ею электрический ток заряжал буферную аккумуляторную батарею, которая питала электроэнергией необходимую бортовую аппаратуру.

Радиокомплекс ДРК Е8 лунохода предназначен для приёма команд с Земли, передачи их на исполнительные органы бортовых систем и передачи на Землю так называемых “квитанций” - подтверждений исполнения команд. Также радиокомплекс обеспечивал передачу на Землю телевизионных и телеметрических информаций от различных измерительных датчиков бортовой аппаратуры и научных приборов. Радиокомплекс обеспечивал приём 254 функциональных команд и 11 числовых уставок [22].

На луноходе предусмотрены специально созданные «системы пробуждения» - солнечные и тепловые датчики. Как только первые лучи Солнца освещают луноход, датчики срабатывают и замыкают реле, включающее радиокомплекс.

Система антенн, установленных на луноходе, обеспечивает надёжную радиосвязь в различных диапазонах при стоянке и движении лунохода. Две пары штыревых антенн осуществляют связь с Землёй в диапазоне углов визирования ±180°. Малонаправленная коническая спиральная антенна обеспечивает сферическую суммарную диаграмму направленности.

Для передач телевизионного изображения служит спиральная остронаправленная антенна (ОНА) дециметрового диапазона с диаграммой направленности 30°. Управление положением этой антенны производится по командам с Земли электромеханическим приводом, благодаря которому её тонкий радиолуч направляется на Землю так, чтобы сигнал, принимаемый и излучаемый ею, всегда был максимальным. Оператор ОНА обеспечивает постоянство оптимальной ориентации на Землю, от чего зависит и качество получаемой информации и исполняемых луноходом команд.