Луна-9

Луна-9 — советская автоматическая межпланетная станция (АМС), предназначенная для исследования Луны и совершившая 3 февраля 1966 года первую в мире мягкую посадку на поверхность естественного спутника Земли. Аппарат впервые передал на Землю телевизионную панораму лунной поверхности с близкого расстояния, что позволило получить принципиально новые научные данные о структуре и свойствах лунного грунта.

История создания и предпосылки

Создание станции «Луна-9» стало этапом советской лунной программы, которая началась в конце 1950-х годов. После ряда неудачных попыток (включая аварии ракет-носителей и потерю связи с аппаратами) и успешных жёстких попаданий в Луну («Луна-2», 1959 год), перед конструкторами была поставлена задача осуществить мягкую посадку с передачей научной информации. Разработка велась в ОКБ-1 (ныне РКК «Энергия») под руководством С. П. Королёва, а затем — в филиале № 2 (ныне НПО имени С. А. Лавочкина) под руководством Г. Н. Бабакина.

Основной технической проблемой было обеспечение торможения аппарата в условиях отсутствия атмосферы на Луне. Для этого требовалась точная работа двигательной установки и системы управления, способной задействовать тормозной двигатель на высоте около 75 км от поверхности. Кроме того, необходимо было создать конструкцию, выдерживающую удар при посадке со скоростью до 5–6 м/с.

Конструкция и устройство

Автоматическая станция

«Луна-9» состояла из двух основных частей: перелётного блока (тормозной двигательной установки с баками и системой управления) и собственно посадочного аппарата. Посадочный аппарат имел форму герметичного шара диаметром около 58 см и массой около 100 кг. Внутри шара размещались:

• Телевизионная камера с оптико-механической развёрткой;
• Радиопередатчик и антенны;
• Химические источники тока (аккумуляторные батареи);
• Система терморегулирования (газовый контур);
• Научные приборы (радиационный дозиметр, датчик температуры).

Снаружи шар был покрыт теплоизоляцией и оснащён четырьмя лепестковыми антеннами, которые раскрывались после посадки. Для смягчения удара использовались надувные амортизаторы, которые сбрасывались после остановки.

Система посадки

Посадка осуществлялась в несколько этапов:

1. Коррекция траектории — на расстоянии около 200 000 км от Земли включался корректирующий двигатель.
2. Торможение — на высоте 75 км от поверхности Луны включался основной тормозной двигатель, который работал до снижения скорости с 2,6 км/с до нескольких десятков м/с.
3. Сброс двигателя — на высоте около 5–10 м двигатель отключался, и посадочный аппарат отделялся от перелётного блока.
4. Контакт с поверхностью — аппарат падал на грунт с вертикальной скоростью 5–6 м/с. Амортизаторы поглощали удар, после чего они сбрасывались, а шар занимал вертикальное положение.

Полёт и посадка

Запуск и перелёт

Станция «Луна-9» была запущена 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 аппарат был направлен к Луне. Перелёт продолжался около 3,5 суток.

Посадка

3 февраля 1966 года в 18:45 по московскому времени станция совершила посадку в западной части Океана Бурь (координаты: 7°08′ с. ш., 64°22′ з. д.). Посадка произошла в районе кратера Кавальери, на ровном участке, покрытом реголитом. Скорость касания составила около 5 м/с. После остановки амортизаторы были сброшены, и шар занял устойчивое положение.

Научные результаты

Телевизионная съёмка

Через 4 минуты после посадки началась передача телевизионного изображения. Камера, установленная на высоте около 60 см над поверхностью, передавала панораму с разрешением до 1–2 мм на пиксель. За 7 сеансов связи (общей продолжительностью около 8 часов 5 минут) было получено 4 панорамных снимка, охватывающих участок поверхности размером примерно 1,5 × 1,5 метра.

Изображения показали:

• Структуру грунта — поверхность оказалась не пыльной, как предполагалось ранее, а твёрдой, пористой, с мелкими камнями и кратерами диаметром до 10–15 см.
• Отсутствие глубокого слоя пыли — гипотеза о том, что Луна покрыта многометровым слоем пыли, была опровергнута.
• Неровности рельефа — на панораме видны были небольшие возвышенности и впадины.

Другие измерения

• Радиационный фон — дозиметр зафиксировал уровень радиации на поверхности Луны, оказавшийся близким к земному (около 30 мрад/сутки).
• Температура — датчик показал, что температура внутри аппарата после посадки составляла около 20 °C, а температура грунта в тени — около −150 °C.
• Механические свойства грунта — по характеру удара и деформации амортизаторов оценили несущую способность грунта (около 0,5–1 кг/см²).

Значение и последствия

Миссия «Луна-9» имела огромное научное и политическое значение:

• Научное — впервые были получены прямые данные о структуре лунной поверхности, опровергнуты теории о её пылевом покрытии, что позволило уточнить модели формирования Луны и подготовиться к пилотируемым полётам.
• Техническое — отработана технология мягкой посадки на небесное тело, что стало основой для последующих советских лунных миссий (в частности, «Луна-13», «Луноход-1»).
• Политическое — успех СССР в космической гонке: «Луна-9» стала первым в истории аппаратом, совершившим мягкую посадку на другое небесное тело, опередив американскую станцию «Surveyor-1» (посадка в июне 1966 года).

Интересные факты

• Изначально станция называлась «Луна-9» по порядковому номеру советских лунных аппаратов, но после успешной посадки её иногда называли «Луна-9 (Е-6)» по типу аппарата (серия Е-6).
• Сигнал с «Луны-9» был принят не только советскими станциями, но и западными радиолюбителями, в том числе в Великобритании, что вызвало большой резонанс.
• Передача изображений велась в аналоговом формате с развёрткой 200 строк (впоследствии улучшено до 625 строк для «Луны-13»).
• После завершения работы (через 3 дня) связь с аппаратом была потеряна из-за разряда аккумуляторов. Место посадки остаётся неизвестным с точностью до нескольких километров, так как точные координаты были засекречены.

Источники

• «Луна-9» — статья в Большой советской энциклопедии (3-е издание, 1974).
• «Автоматические станции для исследования Луны» / под ред. Г. Н. Бабакина. — М.: Машиностроение, 1974.
• «Космонавтика СССР» / под ред. В. П. Глушко. — М.: Наука, 1987.
• «Лунная программа СССР» / В. А. Пономаренко, В. И. Лукьянов. — М.: Знание, 1991.
• «Луна-9: первая мягкая посадка» — сборник статей журнала «Земля и Вселенная», 1966, № 3.