Автоматическая станция «Луна-9

Луна-9 — советская автоматическая межпланетная станция (АМС), предназначенная для исследования Луны и совершившая первую в истории человечества мягкую посадку на поверхность другого небесного тела. Аппарат был запущен 31 января 1966 года и 3 февраля 1966 года успешно прилунился в районе Океана Бурь, передав на Землю первые панорамные снимки лунной поверхности с близкого расстояния.

История создания и предпосылки

В середине 1950-х — начале 1960-х годов между СССР и США развернулась «космическая гонка», ключевым этапом которой стало исследование Луны. После первых успешных пролётов мимо Луны («Луна-1», «Луна-2», «Луна-3») и первых жёстких посадок («Рейнджер-7», «Рейнджер-8», «Рейнджер-9» в США) главной задачей стала мягкая посадка автоматического аппарата. Это требовало принципиально новых технических решений: торможения в разреженной атмосфере (точнее, в её отсутствии), точного управления двигателем и обеспечения сохранности научной аппаратуры при ударе.

Работы по созданию станции «Луна-9» велись в ОКБ-1 (ныне РКК «Энергия» им. С. П. Королёва) под руководством Сергея Павловича Королёва. Основной проблемой была разработка надёжной системы торможения и амортизации. Предыдущие попытки СССР (серия «Е-6») в 1963—1965 годах закончились неудачами: часть аппаратов разбилась при посадке, часть — не вышла на траекторию полёта к Луне из-за отказов ракет-носителей.

Конструкция и устройство

«Луна-9» состояла из двух основных частей: перелётного блока (двигательная установка, топливные баки, система управления) и спускаемого аппарата.

Спускаемый аппарат

Спускаемый аппарат (СА) представлял собой герметичный контейнер сферической формы диаметром около 58 см и массой около 100 кг. Внутри размещались:

• Телевизионная система — две телекамеры с оптико-механическим сканированием, способные передавать панорамное изображение с разрешением до 1 мм на расстоянии 1,5 м.
• Научные приборы: счётчик космических лучей, гамма-спектрометр, датчики температуры и давления, а также прибор для измерения радиационного фона.
• Система терморегулирования — поддерживала температуру внутри аппарата в диапазоне от 0 до +40 °C.
• Радиопередатчик — работал на частоте 183,6 МГц с мощностью 1 Вт.
• Аккумуляторные батареи — обеспечивали автономное питание в течение нескольких часов.

Снаружи СА был покрыт теплоизоляцией и оснащён четырьмя лепестковыми антеннами, которые раскрывались после посадки. Для смягчения удара при прилунении использовались надувные амортизаторы (пневмобаллоны), которые сбрасывались после посадки.

Перелётный блок

Перелётный блок включал:

• Двигательную установку с корректирующим и тормозным двигателями (работавшими на азотной кислоте и керосине).
• Бак с топливом и окислителем.
• Систему ориентации и стабилизации (гироскопы, датчики Солнца и Земли).
• Радиотехнический комплекс для связи и управления.

Общая масса станции перед посадкой составляла около 1580 кг, из которых на спускаемый аппарат приходилось 100 кг.

Полёт и посадка

Запуск и перелёт

Запуск «Луны-9» состоялся 31 января 1966 года в 11:41 по московскому времени с космодрома Байконур с помощью ракеты-носителя «Молния-М» (модификация Р-7). После выхода на опорную орбиту и повторного включения разгонного блока станция была выведена на траекторию полёта к Луне. Продолжительность перелёта составила около 3,5 суток.

Торможение и посадка

3 февраля 1966 года в 18:44:52 по московскому времени на высоте около 75 км над поверхностью Луны была включена тормозная двигательная установка. Она проработала 48 секунд, снизив скорость с 2,6 км/с до нескольких метров в секунду. За 5 секунд до касания на высоте около 5 м были сброшены надувные амортизаторы, а двигатель отключён. Спускаемый аппарат упал на поверхность с вертикальной скоростью около 4—5 м/с и горизонтальной — менее 1 м/с.

Место посадки

Станция прилунилась в западной части Океана Бурь, в районе с координатами 7°08′ с. ш. 64°22′ з. д. (по другим данным — 7°05′ с. ш. 64°22′ з. д.). Это равнинный участок лунной поверхности, покрытый базальтовыми лавовыми потоками.

Научные результаты и передача данных

Первая панорама Луны

Через 4 минуты после посадки, в 18:49, с помощью телекамер была начата передача первого панорамного снимка. Из-за конструктивных особенностей камеры (сканирование с поворотом) изображение передавалось построчно в течение 7 циклов (по 10—15 минут каждый). Всего было получено 7 панорам, охватывающих около 80 % горизонта. Первый снимок был опубликован в газете «Правда» 4 февраля 1966 года.

На снимках были видны:

• Каменистая поверхность с мелкими кратерами (диаметром до 10—15 см).
• Неровности рельефа, вызванные ударными кратерами и выбросами породы.
• Собственные элементы станции (лепестковые антенны, амортизаторы).
• Отсутствие пылевого облака — поверхность оказалась твёрдой, а не рыхлой, как предполагалось некоторыми теориями.

Другие измерения

• Радиационный фон — на поверхности Луны оказался вдвое ниже, чем на орбите, что подтвердило защитные свойства лунного грунта.
• Температура — внутри СА поддерживалась в пределах +20…+30 °C, что свидетельствовало о хорошей теплоизоляции.
• Гамма-спектрометрия — позволила оценить содержание радиоактивных элементов (калия, урана, тория) в поверхностном слое.

Значение и последствия

Научное значение

• Первая мягкая посадка — доказана принципиальная возможность посадки автоматического аппарата на другое небесное тело.
• Опровержение гипотезы о пылевом слое — поверхность Луны оказалась твёрдой, что позволило в будущем проектировать пилотируемые и роботизированные миссии.
• Первые прямые измерения — получены данные о радиационном фоне, температуре и составе грунта.

Политическое значение

Успех «Луны-9» стал важной пропагандистской победой СССР в космической гонке. США смогли повторить мягкую посадку только 2 июня 1966 года с помощью аппарата «Сервейер-1». Советский Союз продемонстрировал превосходство в области автоматических лунных станций.

Техническое наследие

Конструкция «Луны-9» легла в основу последующих советских лунных станций («Луна-13», «Луна-16», «Луна-17» с «Луноходом-1»). Разработанные системы торможения и амортизации использовались при создании межпланетных станций для исследования Венеры и Марса.

Интересные факты

• Символика — на борту спускаемого аппарата находился вымпел с изображением герба СССР и надписью «СССР. Луна-9. 1966».
• Радиосвязь — передача данных велась на частоте 183,6 МГц, что позволяло радиолюбителям принимать сигналы. Сообщения о посадке были перехвачены британской радиостанцией в Джодрелл-Бэнк.
• Продолжительность работы — станция проработала на поверхности около 3 суток (до 6 февраля 1966 года), передав 7 панорам и несколько серий телеметрических данных. После этого связь прекратилась из-за разряда аккумуляторов.
• Название — первоначально станция носила обозначение «Е-6 № 13» (по номеру серии). Название «Луна-9» было присвоено после успешного запуска, в соответствии с советской традицией нумерации лунных миссий.

Источники

• «Космонавтика СССР» / под ред. Б. В. Раушенбаха. — М.: Машиностроение, 1986.
• В. П. Мишин, В. И. Левантовский. «Автоматические станции для исследования Луны». — М.: Знание, 1967.
• «Луна-9» // Большая советская энциклопедия. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1974. — Т. 15.
• Отчёт о полёте станции «Луна-9» (РКК «Энергия», 1966).
• Данные NASA NSSDCA (National Space Science Data Center) — «Luna 9».