Сервейер-3

Сервейер-3 — американский автоматический космический аппарат, третий по счёту и второй успешный в рамках программы «Сервейер» (Surveyor), предназначенной для мягкой посадки на Луну и изучения её поверхности. Запущенный 17 апреля 1967 года, аппарат совершил посадку 20 апреля 1967 года в районе Океана Бурь (Oceanus Procellarum), став первым космическим аппаратом, доставившим на Землю образцы лунного грунта (в виде телеметрических данных и фотографий), а также единственным аппаратом программы, который был впоследствии посещён людьми — экипажем «Аполлона-12».

История создания и запуска

Программа «Сервейер» была разработана Лабораторией реактивного движения (JPL) по заказу НАСА в рамках подготовки к пилотируемым экспедициям «Аполлон». Основной задачей было отработка технологии мягкой посадки на Луну и сбор данных о механических свойствах лунного грунта, его несущей способности и составе. «Сервейер-3» стал третьим аппаратом серии. Первые два запуска (1966 год) завершились аварией и успешной посадкой соответственно. «Сервейер-3» был построен компанией Hughes Aircraft Company.

Запуск был осуществлён 17 апреля 1967 года с мыса Канаверал с помощью ракеты-носителя «Атлас-Центавр». Аппарат был выведен на траекторию перелёта к Луне без промежуточной коррекции. В отличие от предыдущих аппаратов, полёт проходил без серьёзных отклонений.

Конструкция и приборы

Космический аппарат «Сервейер-3» имел массу около 1000 кг на старте и около 280 кг после посадки. Конструктивно он состоял из трёх основных частей:

• Посадочная опора: трёхопорная алюминиевая рама с амортизаторами, обеспечивавшая мягкое касание поверхности.
• Приборная платформа: негерметичная рама, на которой размещались двигатели, топливные баки, системы управления и связи.
• Полезная нагрузка: набор научных приборов, закреплённых на платформе и на поворотном устройстве.

Основные научные приборы «Сервейера-3»:

• Телевизионная камера: с переменным фокусным расстоянием, позволявшая получать панорамные и детальные снимки поверхности с разрешением до 1 мм на расстоянии 1,5 м. Камера была установлена на поворотном устройстве, обеспечивавшем обзор на 360° по азимуту и от -40° до +60° по углу места.
• Совковый ковш (surface sampler): механическое устройство с электромотором, состоявшее из шарнирно-сочленённой руки длиной около 1,5 м и ковша объёмом около 100 см³. Ковш мог копать, зачерпывать, перемещать и сбрасывать грунт, а также проводить испытания на сжатие и сдвиг.
• Датчики температуры, давления и акселерометры: для регистрации условий посадки и окружающей среды.
• Отражатели и мишени: для калибровки камеры и оценки свойств грунта.

Посадка и работа на поверхности

20 апреля 1967 года «Сервейер-3» совершил посадку на Луну в 3:04 по всемирному времени (UTC) в точке с координатами 2°56′ ю. ш. 23°20′ з. д. (по другим данным — 2°56′ ю. ш. 23°20′ з. д.). Посадка была мягкой, аппарат сел на склон кратера диаметром около 200 м, наклон которого составлял около 14°. Это был первый случай посадки на наклонную поверхность.

В течение первых суток после посадки аппарат передал на Землю более 6000 снимков лунной поверхности. Основная научная программа была выполнена за 14 дней (один лунный день). За это время «Сервейер-3»:

• Провёл детальную фотосъёмку окружающего ландшафта, включая кратеры, валуны и борозды.
• С помощью совкового ковша выполнил серию механических испытаний грунта. Было выкопано четыре траншеи, проведены тесты на сжатие и сдвиг. Результаты показали, что лунный грунт (реголит) обладает свойствами, близкими к влажному песку или пылеватому грунту, с несущей способностью около 0,5–1,0 кг/см². Это подтвердило, что поверхность Луны пригодна для посадки пилотируемых аппаратов.
• Впервые был проведён химический анализ лунного грунта с помощью альфа-рассеивающего анализатора (не входил в стандартный набор, но был установлен на «Сервейере-3»). Анализ показал, что состав грунта в месте посадки близок к базальтам — магматическим породам, богатым железом, кальцием и алюминием, с низким содержанием натрия и калия.

С наступлением лунной ночи (через 14 дней после посадки) аппарат был отключён. Попытки восстановить связь с ним после второй лунной ночи (в мае 1967 года) не увенчались успехом — аккумуляторы и электроника вышли из строя из-за экстремальных перепадов температур (от -170 °C до +120 °C).

Посещение экипажем «Аполлона-12»

«Сервейер-3» стал единственным рукотворным объектом на Луне, который был посещён людьми. 19 ноября 1969 года, через 2,5 года после посадки аппарата, экипаж «Аполлона-12» (командир Чарльз Конрад и пилот лунного модуля Алан Бин) совершил посадку в 155 метрах от «Сервейера-3». Это была вторая пилотируемая посадка на Луну.

Астронавты подошли к аппарату, сфотографировали его и демонтировали несколько деталей, включая:

• Телевизионную камеру.
• Совковый ковш.
• Образцы кабелей и изоляции.
• Часть корпуса.

Эти элементы были возвращены на Землю для изучения воздействия лунной среды на материалы. Исследования показали, что:

• На поверхности деталей были обнаружены микроскопические кратеры от ударов микрометеоритов.
• Окраска и свойства материалов изменились незначительно.
• Внутри камеры были найдены живые микроорганизмы — бактерии Streptococcus mitis, которые, как считается, попали туда при сборке аппарата на Земле. Это стало важным свидетельством того, что земные микроорганизмы могут выживать в космических условиях в течение длительного времени (хотя часть учёных оспаривает возможность их выживания в вакууме и радиации).

Научные результаты и значение

Миссия «Сервейер-3» внесла значительный вклад в изучение Луны и подготовку программы «Аполлон»:

1. Механические свойства грунта: подтверждена способность лунного реголита выдерживать нагрузку от посадочных опор и передвижение астронавтов.
2. Химический состав: впервые получены прямые данные о составе лунной породы, подтвердившие её базальтовую природу.
3. Фотограмметрия: детальные снимки позволили составить карты местности и изучить геологию Океана Бурь.
4. Технологический опыт: отработана методика мягкой посадки на наклонную поверхность.
5. Биологическая стойкость: обнаружение бактерий на возвращённых деталях подняло вопросы о планетарной защите и возможности занесения земной жизни на другие небесные тела.

«Сервейер-3» остаётся историческим объектом на Луне. Его местонахождение (точка посадки «Аполлона-12») является одной из немногих лунных локаций, где сохранились следы как автоматической, так и пилотируемой космонавтики.

Источники

• НАСА. «Surveyor 3 Mission Report». Jet Propulsion Laboratory, 1967.
• НАСА. «Surveyor Program Results». NASA SP-184, 1969.
• Heiken, G., Vaniman, D., French, B. (eds.). «Lunar Sourcebook: A User’s Guide to the Moon». Cambridge University Press, 1991.
• Митчелл, Э. (Эдгар Митчелл, астронавт «Аполлона-12»). «Moonwalker». 1997 (воспоминания о посещении аппарата).
• «The Surveyor 3 Bacterium: A Reassessment». Journal of Applied Microbiology, 2012 (обсуждение находки бактерий).