Евгений Попов - Автоматические космические аппараты

Однако ускоренный спуск приводит к значительному увеличению трения аппарата об атмосферу Венеры. Таким трением атмосфера могла сильно наэлектризовать отдельные части спускаемого аппарата, а электризация в естественных условиях, как правило, заканчивается разрядом. Такие разряды могли вызвать незапланированное в это время срабатывание части аппаратуры (например, подрыв пиропатронов), что приводило бы к преждевременному введению в действие отдельных механизмов. С учетом всего этого в конструкции спускаемого аппарата предусматривалась защита от электростатического разряда, а отдельные части аппарата соединялись электропроводящими материалами для нейтрализации возникающих зарядов.

Ускоренный спуск предусмотрен, чтобы уменьшить время пребывания КА в атмосфере и увеличить время нахождения его на поверхности. Время функционирования аппарата ограничено, в частности, вследствие высокой забортной температуры. Практически аппарат работает в условиях температуры горячей печи только с той разницей, что давление на Венере в 90 раз больше. Спускаемый аппарат как бы находился в баллоне высокого давления, только это давление не внутри баллона, а снаружи. В таких тяжелых условиях он проводил научные работы по целому ряду направлений, в том числе получение цветных панорам окружающей местности и определение химического состава грунта.

Траектория полета КА выбирается таким образом, чтобы время прибытия к планете назначения обеспечивало условия видимости этой планеты с территории нашей страны. Поэтому когда проводится коррекция траектории полета межпланетной станции, то, помимо точностных характеристик исправления ошибок в направлении полета, исправлению подлежит и время прилета к планете, если оно отличается от расчетного. Это необходимо для осуществления радиоконтроля за проведением всех операций при мягкой посадке или выходе КА на орбиту спутника планеты.

В этот период идет на Землю поток информации по проведенным научным экспериментам. С целью дублирования (в случае помех при приеме сигналов) научная информация записывается на орбитальном отсеке станции. По команде с Земли в любое время, когда есть прямая радиовидимость, можно многократно воспроизвести все то, что есть в памяти станции.

До сих пор мы говорили о полетах КА, использующих в качестве двигателя жидкостный реактивный двигатель. Включение этого двигателя происходит только при коррекции траектории полета, при торможении для осуществления мягкой посадки на планету, не имеющую атмосферы, или для вывода на орбиту спутника планеты. Полное время включения двигательной установки измеряется десятками, а иногда сотнями секунд.

Практически весь полет происходит пассивно, без включения двигательной установки.

КА выводится на траекторию полета в космическое пространство с помощью ракеты-носителя. Ее старт — это многосуточная работа по подготовке ракеты, проверка ее и всех систем на готовность к работе, установка в стартовое сооружение, прицеливание, заправка компонентами топлива и осуществление пуска. Весь этот объем работ проводится с значительными физическими и умственными усилиями большого коллектива людей. Однако автоматическим КА приходится решать эти же задачи для обеспечения старта с другой планеты или ее спутника.

Так, например, космическая станция «Луна-16», а также две другие аналогичные станции сначала по программе полета осуществили мягкую посадку на Луну. Причем на первом этапе станции выводились на орбиту искусственного спутника Луны, т. е. они доставлялись в точку, близкую к поверхности Луны, тормозились с помощью двигательной установки для уменьшения скорости со второй космической до первой (для Луны) и образования низколетящего спутника (орбита спутника создавалась близкой к круговой).

Такой этап повышает точность посадки станции в заданный или выбранный заранее интересующий участок лунной поверхности. После проведения нескольких коррекций обеспечивалась необходимая орбита и пролет КА над заданным районом. При втором включении двигательной установки станция сходила с орбиты искусственного спутника Луны и уменьшала скорость до минимальной, обеспечивая тем самым мягкую посадку. Регулирование скорости спуска при торможении и высоты над поверхностью Луны осуществлялось с помощью радиовысотомера.

Целью полета этих станций было взятие лунного грунта с доставкой его на Землю. Грунт с помощью грунтозаборного устройства методом бурения забирался с глубин 200 мм и более 1500 мм. После окончания бурения добытый грунт вместе с буровым устройством перегружался в возвращаемый аппарат, представляющий собой шарообразную конструкцию. Снаружи на шаре было нанесено теплозащитное покрытие. А внутри него имелись радиопередатчик, цилиндрический контейнер для размещения бурового устройства с грунтом и парашютная система.

Возвращаемый аппарат устанавливался на лунной ракете, которая являла собой аналог ракеты-носителя, использовавшейся при запуске КА с Земли. У этой лунной ракеты были и топливные баки, и двигательная установка, и система управления. Поэтому перед стартом проводились операции и по подготовке пуска ракеты: проверялось состояние всех бортовых систем, положение ракеты относительно лунной вертикали, запускались гироскопы системы управления и т. д.

Время старта выбиралось из условия подлета к Земле и совершения посадки на территории Советского Союза. Практически с Луны стартовать можно в любое время: она с достаточной для выполнения старта точностью (если не обращать внимания на либрацию Луны) стабилизирована относительно направления на Землю. Поэтому если задан заранее район посадки возвращаемого аппарата на нашу планету, старт возможен в строго определенный отрезок времени, который повторяется каждые 24 ч.

После старта лунной ракеты система управления определяла направление полета на активном участке, выбрав за базу отсчета лунную вертикаль в месте посадки космической станции. После окончания работы двигательной установки от лунной ракеты отделялся возвращаемый аппарат, который затем, после перелета по трассе Луна — Земля, входил под малым утлом в атмосферу Земли. По окончании этапа аэродинамического торможения, возвращаемый аппарат с помощью парашюта совершал мягкую посадку, имея на борту лунный грунт.

Автоматические КА — сложные автоматизированные устройства, способные автономно выполнять множество разнообразных задач, связанных с обеспечением успешного выполнения основной задачи — проведения научных исследований в космосе или на планетах Солнечной системы. Из рассмотренных примеров видно, что круг этих задач чрезвычайно широк и решение их по плечу современным космическим роботам.