Луноход-1

Луноход-1 — это первый в мире планетоход, успешно работавший на поверхности другого небесного тела, советский самоходный аппарат дистанционного управления, предназначенный для исследования Луны. Он был доставлен на поверхность спутника Земли автоматической межпланетной станцией «Луна-17» и функционировал в период с 17 ноября 1970 года по 4 октября 1971 года.

История создания

Предпосылки и разработка

Идея создания самоходного аппарата для исследования Луны возникла в СССР в начале 1960-х годов, в рамках подготовки к пилотируемым лунным экспедициям. В 1963 году главный конструктор ОКБ-1 Сергей Павлович Королёв поручил разработку лунного планетохода конструкторскому бюро ВНИИ-100 (ныне — ВНИИтрансмаш) под руководством Александра Леоновича Кемурджиана. Параллельно работы велись в ОКБ-301 (ныне — НПО им. С. А. Лавочкина) под руководством Георгия Николаевича Бабакина, которое отвечало за создание космического аппарата-носителя.

Первоначально предполагалось, что луноход будет управляться космонавтом, находящимся на лунной орбите, однако после свёртывания советской лунной пилотируемой программы в 1969 году акцент сместился на полностью автоматические аппараты. Проект получил обозначение Е-8.

Конструкция и сборка

Ходовое шасси и система управления движением создавались во ВНИИ-100. Корпус, научное оборудование и системы жизнеобеспечения разрабатывались в НПО им. Лавочкина. Сборка первого лётного экземпляра (изделие 8ЕЛ № 201) была завершена в 1970 году. Аппарат прошёл полный цикл наземных испытаний, включая тесты на полигоне в Крыму, имитировавшем лунный рельеф.

Запуск и работа на Луне

Миссия «Луна-17»

Автоматическая станция «Луна-17» с «Луноходом-1» на борту была запущена с космодрома Байконур 10 ноября 1970 года с помощью ракеты-носителя «Протон-К» с разгонным блоком Д. 14 ноября станция вышла на орбиту искусственного спутника Луны, а 17 ноября 1970 года в 06:47 по московскому времени совершила мягкую посадку в западной части Моря Дождей (Mare Imbrium), в точке с координатами 38°14′16″ с. ш. 35°00′06″ з. д.

Через два с половиной часа после посадки, по команде с Земли, «Луноход-1» съехал по трапу с посадочной платформы на лунную поверхность. Первый сеанс связи длился около 30 минут, в течение которых аппарат проехал несколько метров.

Хронология работы

«Луноход-1» был рассчитан на 3 месяца работы (3 лунных дня), но фактически функционировал 10,5 месяцев — 11 лунных дней (322 земных дня). За это время он преодолел 10 540 метров (по другим данным — 10 540 м, что является наиболее часто цитируемым значением, хотя отдельные источники указывают 10 540 м или 10 540 м; точное измерение было затруднено из-за пробуксовок и особенностей колёс). Аппарат передал на Землю 211 лунных панорам и 25 000 снимков, а также провёл множество научных экспериментов.

Работа прекратилась 4 октября 1971 года, когда после окончания 11-го лунного дня не удалось восстановить связь. Предположительно, ресурс изотопного источника тепла (полоний-210) был исчерпан, и аппарат не смог пережить лунную ночь.

Устройство и характеристики

Ходовая часть

«Луноход-1» имел герметичный корпус в форме усечённого конуса, установленный на восьмиколёсном шасси. Колёса (диаметр 510 мм, ширина 200 мм) были независимыми, каждое приводилось во вращение собственным электродвигателем. Подвеска — независимая, торсионная. Конструкция колёс предусматривала три обода с грунтозацепами, что обеспечивало хорошее сцепление с лунным реголитом. Максимальная скорость движения составляла 2 км/ч, но в реальных условиях из-за сложностей управления и рельефа скорость редко превышала 0,5–1 км/ч.

Системы управления и связи

Управление «Луноходом-1» осуществлялось с Земли экипажем из пяти человек: командир, водитель, штурман, бортинженер и оператор остронаправленной антенны. Задержка сигнала составляла около 2,5 секунд, что требовало особой методики вождения. Для связи использовалась остронаправленная антенна, которая наводилась на Землю с помощью оптико-электронной системы. Также имелась всенаправленная антенна для резервной связи.

Энергоснабжение и терморегуляция

Электропитание обеспечивалось солнечной батареей, установленной на верхней откидывающейся крышке корпуса. Площадь батареи — 3,5 м², мощность — около 180 Вт. В ночное время (когда Солнце не освещало батарею) аппарат «засыпал» — все системы отключались, а для поддержания температуры внутри корпуса использовался радиоизотопный источник тепла на основе полония-210. Система терморегуляции поддерживала температуру в диапазоне от 0 до +40 °C.

Научное оборудование

На борту «Лунохода-1» был установлен следующий комплекс научных приборов:

• Рентгеновский телескоп (РТ-1) для исследования космического рентгеновского излучения.
• Рентгеновский флуоресцентный спектрометр (РФС-1) для определения химического состава лунного грунта.
• Детектор космических лучей (СБМ-10) для измерения радиационной обстановки.
• Лазерный уголковый отражатель (французского производства) для точного измерения расстояния до Луны.
• Пенетрометр (ПРОП) для измерения физико-механических свойств грунта.

Научные результаты

Исследование грунта

С помощью пенетрометра было проведено более 500 измерений прочности лунного реголита. Установлено, что на глубине до 10 см грунт имеет рыхлую структуру, а на глубине 20–30 см — уплотняется. Химический анализ, выполненный спектрометром, показал, что в Море Дождей преобладают базальтовые породы, богатые алюминием, кальцием и кремнием, с пониженным содержанием титана по сравнению с образцами, доставленными «Луной-16».

Астрофизические наблюдения

Рентгеновский телескоп зарегистрировал несколько десятков источников рентгеновского излучения, в том числе в созвездиях Скорпиона и Лебедя. Детектор космических лучей позволил уточнить данные о радиационных поясах Луны и солнечной активности.

Геодезические измерения

Лазерный отражатель «Лунохода-1» использовался для точного измерения расстояния до Луны с помощью лазерной локации. Точность измерений достигала нескольких метров. В 2010 году, после 40 лет неиспользования, американский зонд LRO обнаружил отражатель на поверхности Луны, и в 2013 году группа учёных из США и России успешно провела сеанс лазерной локации.

Значение и наследие

«Луноход-1» стал первым в истории успешным планетоходом. Он доказал принципиальную возможность дистанционного управления самоходным аппаратом на поверхности другого небесного тела, продемонстрировал надёжность советской космической техники и заложил основы для будущих планетоходов (в том числе «Лунохода-2» в 1973 году, а также современных марсоходов). Опыт, полученный при его создании и эксплуатации, используется в разработке перспективных лунных и марсианских миссий.

В 1971 году создатели «Лунохода-1» были удостоены Ленинской премии. В честь аппарата назван кратер на Луне.

Интересные факты

• Первоначально «Луноход-1» был запасным экземпляром; основной аппарат (Е-8 № 202) был потерян при аварии ракеты-носителя в 1969 году.
• Управление луноходом велось в режиме реального времени с использованием телевизионного изображения, которое передавалось с задержкой. Водитель видел картинку с задержкой в 2–3 секунды, что требовало особой техники вождения.
• В ходе миссии было проведено более 10 000 сеансов связи.
• После завершения работы «Луноход-1» остался на Луне. Его местонахождение было утеряно на несколько десятилетий, пока в 2010 году его не обнаружил американский лунный орбитальный зонд LRO.
• В 2013 году группа учёных из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Института космических исследований РАН успешно провела сеанс лазерной локации с отражателем «Лунохода-1», впервые за 40 лет.

Источники

• Кемурджиан А. Л. «Луноход-1»: создание и эксплуатация. — М.: Наука, 1973.
• Бабакин Г. Н. «Луноход-1»: от идеи до полёта // Космические исследования. — 1971. — Т. 9, № 6.
• Отчёт о работе автоматической станции «Луна-17» и «Лунохода-1» // Институт космических исследований АН СССР. — 1972.
• Данные миссии LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) — NASA, 2010–2013.
• Материалы архива Роскосмоса.