Луноход

Луноход — это общее название серии советских автоматических самоходных аппаратов, предназначенных для исследования и передвижения по поверхности Луны. В более широком смысле термин применяется к любому планетоходу, созданному для работы на естественном спутнике Земли. Наиболее известными представителями являются аппараты «Луноход-1» и «Луноход-2», разработанные в СССР в рамках космической программы.

История создания и развития

Предпосылки и начало разработки

Идея создания самоходного аппарата для исследования Луны возникла в СССР в конце 1950-х годов, после запуска первых искусственных спутников. Основным разработчиком выступило Конструкторское бюро (КБ) имени С. А. Лавочкина (ныне — НПО имени С. А. Лавочкина, входит в Госкорпорацию «Роскосмос»). Первоначально проект рассматривался как часть программы по доставке на Луну автоматических станций. В 1963 году вышло постановление правительства, закрепившее разработку лунного самоходного аппарата в рамках программы Е-8.

«Луноход-1»

Первый в мире успешный планетоход был создан в 1969—1970 годах. Его конструкция базировалась на шасси, разработанном во Всесоюзном научно-исследовательском институте транспортного машиностроения (ВНИИТрансМаш). Аппарат был доставлен на Луну автоматической станцией «Луна-17», которая совершила посадку 17 ноября 1970 года в районе Моря Дождей. «Луноход-1» проработал на поверхности Луны 11 лунных дней (около 10,5 земных месяцев), преодолев расстояние 10 540 метров. Он передал на Землю более 20 000 снимков и провёл множество научных измерений. Связь с аппаратом была потеряна 14 сентября 1971 года.

«Луноход-2»

Второй аппарат серии был доставлен станцией «Луна-21», которая прилунилась 15 января 1973 года в кратере Лемонье на восточной окраине Моря Ясности. «Луноход-2» имел улучшенную конструкцию, включая более совершенную систему навигации и увеличенный запас хода. Он проработал около 4 месяцев, преодолев 42 100 метров — рекорд для автоматических планетоходов того времени. Эксплуатация была прекращена 10 мая 1973 года из-за перегрева аппарата, вызванного попаданием лунного грунта в радиатор системы терморегуляции.

«Луноход-3» и последующие проекты

Третий аппарат серии («Луноход-3») был полностью изготовлен и прошёл наземные испытания, но его запуск был отменён в связи с закрытием советской лунной пилотируемой программы и переориентацией космической отрасли на другие задачи. Аппарат хранится в музее НПО имени С. А. Лавочкина. В последующие годы в СССР и России разрабатывались проекты новых луноходов, в том числе в рамках программы «Луна-Глоб» и «Луна-Ресурс», однако на 2024 год ни один из них не был реализован.

Конструкция и устройство

Шасси и ходовая часть

Ключевой особенностью всех советских луноходов было колёсное шасси. Каждый аппарат имел восемь колёс, расположенных по четыре на борт. Колёса были выполнены из металлической сетки с грунтозацепами, что обеспечивало сцепление с рыхлым лунным реголитом. Привод каждого колеса осуществлялся от отдельного электродвигателя, что позволяло реализовать независимую подвеску и высокую манёвренность. Аппарат мог поворачивать на месте, а также преодолевать препятствия высотой до 0,4 метра.

Корпус и системы жизнеобеспечения

Корпус лунохода представлял собой герметичный контейнер из магниевого сплава, внутри которого поддерживалась постоянная температура с помощью системы терморегуляции. Она включала радиатор-холодильник, установленный на верхней крышке, и электрические нагреватели. В ночное время, когда температура на поверхности Луны падает до −150 °C, аппарат «засыпал», а его системы отключались для экономии энергии. Днём, при температуре до +120 °C, радиатор отводил избыточное тепло.

Энергоснабжение

Энергия для работы лунохода вырабатывалась солнечной батареей, установленной на внутренней стороне откидной крышки. Крышка служила также для защиты аппарата от перегрева. В ночное время использовался радиоизотопный источник тепла (полониевый нагреватель), который обеспечивал поддержание рабочей температуры в отсеках.

Научное оборудование

На борту луноходов устанавливался комплекс научной аппаратуры:

• Телевизионные камеры — для панорамной и стереоскопической съёмки местности. Камеры передавали изображение с низкой частотой кадров (до 1 кадра в несколько секунд) из-за ограниченной пропускной способности радиоканала.
• Рентгеновский спектрометр — для анализа химического состава лунного грунта.
• Детектор космических лучей — для изучения радиационной обстановки на Луне.
• Лазерный уголковый отражатель — для точного измерения расстояния до Луны методом лазерной локации. Отражатель «Лунохода-1» и «Лунохода-2» используется до сих пор для геофизических исследований.
• Пенетрометр — для измерения механических свойств грунта (плотности, прочности).

Управление и навигация

Экипаж управления

Управление луноходами осуществлялось с Земли в реальном времени. Для этого был сформирован специальный «экипаж» из пяти человек: командир, водитель, штурман, бортинженер и оператор антенны. Они работали в Центре дальней космической связи в Евпатории (Крым). Задержка сигнала составляла около 2,5 секунд, что требовало высокой точности прогнозирования движения.

Система навигации

Из-за отсутствия на Луне магнитного поля и спутниковой навигации (GPS/ГЛОНАСС) ориентация осуществлялась по Солнцу и звёздам. Водитель видел перед собой изображение с камер, которое обновлялось с задержкой. Для безопасного движения использовались заранее составленные карты местности и данные с бортовых датчиков крена и дифферента. Скорость движения не превышала 2 км/ч.

Достижения и научные результаты

Первые в мире

«Луноход-1» стал первым в мире автоматическим аппаратом, успешно передвигавшимся по поверхности другого небесного тела. Он доказал возможность дистанционного управления планетоходом в условиях космического вакуума, экстремальных температур и радиации.

Исследование грунта

Оба аппарата провели детальный анализ лунного реголита в различных районах. Были получены данные о его химическом составе, плотности, прочности и структуре. Выяснилось, что реголит обладает низкой теплопроводностью и высокой абразивностью, что важно для проектирования будущих аппаратов.

Геофизические измерения

С помощью лазерных отражателей, установленных на луноходах, учёные из СССР, США и других стран провели серию экспериментов по измерению расстояния до Луны с точностью до нескольких сантиметров. Эти данные позволили уточнить параметры лунной орбиты, а также проверить некоторые аспекты общей теории относительности.

Сравнение с другими планетоходами

Советские луноходы были значительно меньше и легче современных американских марсоходов (например, «Curiosity» или «Perseverance»). Масса «Лунохода-1» составляла 756 кг, «Лунохода-2» — 840 кг. Для сравнения, масса марсохода «Perseverance» (2021 год) — около 1025 кг. Однако по продолжительности активной работы и пройденному расстоянию советские аппараты уступали более поздним миссиям. Тем не менее, они остаются единственными в истории автоматическими аппаратами, успешно работавшими на поверхности Луны после завершения программы «Аполлон» (до посадки китайского аппарата «Чанъэ-3» в 2013 году).

Интересные факты

• Водители луноходов проходили специальную подготовку на Земле, управляя макетом аппарата на полигоне, имитирующем лунный рельеф.
• Из-за задержки сигнала водители часто вынуждены были действовать «на ощупь», полагаясь на интуицию и опыт.
• «Луноход-2» установил рекорд по дальности передвижения среди автоматических планетоходов, который был побит только в 2014 году американским марсоходом «Opportunity».
• В 2010 году американские учёные с помощью лазерной локации вновь обнаружили отражатель «Лунохода-1», который считался потерянным. Это позволило уточнить координаты места посадки станции «Луна-17».

Источники

• Космонавтика СССР / Под ред. Б. В. Раушенбаха. — М.: Машиностроение, 1986.
• В. П. Глушко. Развитие ракетостроения и космонавтики в СССР. — М.: Машиностроение, 1987.
• А. В. Бирюков. Советские луноходы. — М.: Знание, 1973.
• НПО имени С. А. Лавочкина. История и современность. — М.: РТСофт, 2015.
• Данные NASA и Роскосмоса по миссиям «Луна-17» и «Луна-21».