Лунар Орбитер

Лунар Орбитер — серия американских автоматических межпланетных станций, запущенных в 1966–1967 годах Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) с целью картографирования поверхности Луны для выбора мест посадки пилотируемых кораблей программы «Аполлон». Программа включала пять успешных миссий, которые впервые позволили получить детальные снимки лунной поверхности с высоким разрешением, а также собрать данные о гравитационном поле и радиационной обстановке в окрестностях Луны.

История

Предпосылки

В начале 1960-х годов, в рамках подготовки к высадке человека на Луну, NASA столкнулось с необходимостью точного картографирования лунной поверхности. Существовавшие на тот момент снимки, полученные с Земли, имели разрешение не более нескольких километров, что не позволяло оценить рельеф в местах предполагаемой посадки. Программа «Лунар Орбитер» была разработана как часть более широкой стратегии, включавшей также советские автоматические станции серии «Луна» и американские «Рейнджер» (фотосъёмка с падением) и «Сервейер» (мягкая посадка).

Разработка

Контракт на создание космического аппарата был заключён с корпорацией Boeing в декабре 1963 года. Головным разработчиком выступил Лэнглиский исследовательский центр NASA. Основные требования к станции: масса около 380–390 кг, возможность выхода на селеноцентрическую орбиту, наличие фотографической системы с разрешением до 1 метра на пиксель, а также передача данных на Землю. Первоначально планировалось запустить три аппарата, но впоследствии программу расширили до пяти миссий.

Запуски

Все пять запусков были осуществлены с мыса Канаверал (Флорида) с помощью ракет-носителей «Атлас-Аджена D». Хронология миссий:

Конструкция

Общая компоновка

Космический аппарат «Лунар Орбитер» представлял собой цилиндрическую конструкцию высотой около 1,7 метра и диаметром 1,5 метра. Основные элементы:

• Корпус — алюминиевый сотовый каркас, покрытый терморегулирующей обшивкой.
• Солнечные батареи — четыре панели размахом 3,7 метра, обеспечивающие мощность до 375 Вт.
• Антенны — параболическая антенна диаметром 1 метр для передачи данных и всенаправленная антенна для телеметрии.
• Двигательная установка — жидкостный ракетный двигатель на гидразине (тяга 445 Н) для коррекции орбиты и торможения.

Фотографическая система

Основной научной нагрузкой была фотокамера Eastman Kodak, состоящая из двух объективов:

• Широкоугольный (фокусное расстояние 80 мм) — для обзорных снимков с разрешением около 8 метров на пиксель.
• Телеобъектив (фокусное расстояние 610 мм) — для детальной съёмки с разрешением до 1 метра на пиксель.

Плёнка (70-мм кадры) проявлялась на борту с помощью специального проявителя, после чего изображения сканировались и передавались на Землю. Всего за время программы было получено более 2000 снимков.

Система ориентации

Для стабилизации и наведения использовались:

• Трёхосные маховики.
• Датчики Солнца и звёздный датчик (по звёздам Канопус и Сириус).
• Микродвигатели на сжатом газе.

Научные результаты

Картографирование

Программа «Лунар Орбитер» позволила создать первую детальную карту Луны с разрешением от 1 до 8 метров. Были закартографированы все основные моря, кратеры и горные массивы, включая обратную сторону Луны, которая до этого оставалась неизвестной. На основе этих данных были выбраны места посадки для всех шести успешных миссий «Аполлон» (с «Аполлона-11» по «Аполлон-17»).

Гравитационное поле

Измерения траекторий аппаратов выявили неоднородности гравитационного поля Луны — так называемые масконы (концентрации массы). Эти области, связанные с крупными ударными бассейнами, вызывали отклонения орбит станций, что позволило впервые оценить распределение массы под лунной поверхностью.

Радиационная обстановка

Датчики радиации зафиксировали уровень космического излучения в окрестностях Луны, что было важно для безопасности экипажей «Аполлон». Данные показали, что радиационный фон на лунной орбите не превышает опасных значений.

Применение

Поддержка программы «Аполлон»

Основное назначение «Лунар Орбитер» — обеспечение навигационной и картографической базы для пилотируемых миссий. В частности, снимки «Лунар Орбитер-2» подтвердили, что район Моря Спокойствия (место посадки «Аполлона-11») свободен от крупных валунов и крутых склонов. Аппараты также использовались для ретрансляции сигналов с зондов «Сервейер».

Научное наследие

Данные «Лунар Орбитер» остаются актуальными для современной селенологии. В 2010-х годах снимки были оцифрованы и выложены в открытый доступ NASA. Они используются для сравнения с новыми данными, полученными, например, аппаратами LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) и китайской миссией «Чанъэ-2».

Интересные факты

• Первая фотография Земли с Луны — «Лунар Орбитер-1» сделал снимок Земли, восходящей над лунным горизонтом, который стал одним из символов космической эры.
• Падение на Луну — все пять аппаратов завершили миссии контролируемым падением на лунную поверхность, чтобы не создавать помех для будущих миссий. Места падений известны, но не были посещены.
• Рекорд продолжительности — «Лунар Орбитер-4» проработал на орбите 180 дней, что было рекордом для автоматических лунных станций на тот момент.
• Стоимость программы — общая стоимость «Лунар Орбитер» составила около 160 миллионов долларов США (в ценах 1960-х годов), что эквивалентно примерно 1,2 миллиарда долларов в 2020-х годах.

Критика

Программа подвергалась критике за высокую стоимость и дублирование с советскими миссиями «Луна-12» и «Луна-13», которые также передавали снимки. Однако сторонники программы отмечали, что американские снимки имели значительно более высокое разрешение и охватывали большую площадь. Кроме того, «Лунар Орбитер» позволил избежать нескольких потенциально опасных мест посадки, что могло бы привести к авариям пилотируемых кораблей.

Источники

• NASA Technical Reports Server: «Lunar Orbiter Program» (1967).
• Wilhelms, D. E. «To a Rocky Moon: A Geologist’s History of Lunar Exploration». University of Arizona Press, 1993.
• «The Lunar Orbiter Program: A History» — Boeing Historical Archives, 1968.
• Отчёты о миссиях «Лунар Орбитер-1» — «Лунар Орбитер-5» (NASA SP-242, 1971).