Сервейер (программа)

Сервейер (программа) — это серия непилотируемых американских космических аппаратов, предназначенных для исследования Луны, реализованная Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA) с 1966 по 1968 год. Основной целью программы «Сервейер» была отработка технологии мягкой посадки на лунную поверхность, сбор данных о её физических и механических свойствах, а также проведение фотографической съёмки местности. Программа стала важным этапом подготовки к пилотируемым полётам по программе «Аполлон».

История

Предпосылки и начало

В начале 1960-х годов, после объявления президентом США Джоном Ф. Кеннеди национальной цели по высадке человека на Луну до конца десятилетия, NASA приступило к разработке серии автоматических станций. Изначально программа «Сервейер» задумывалась как сложный комплекс, включающий как посадочные аппараты, так и орбитальные зонды. Однако из-за технических сложностей и бюджетных ограничений в 1963 году концепция была пересмотрена: от орбитальных аппаратов отказались, сосредоточившись исключительно на посадочных модулях.

Разработка и конструкция

Генеральным подрядчиком по созданию космического аппарата была выбрана компания Hughes Aircraft Company (ныне часть корпорации Raytheon Technologies). Конструкция «Сервейера» представляла собой трёхногую посадочную платформу высотой около 3 метров и массой около 1 тонны (на старте). Основными элементами аппарата были:

• Несущая рама из алюминиевых сплавов, на которой крепились все системы.
• Двигательная установка — три твердотопливных тормозных двигателя (для гашения основной скорости) и жидкостный ракетный двигатель, управляющий спуском.
• Система управления — бортовой компьютер, гироскопы и радиолокационный высотомер.
• Научное оборудование — телевизионная камера, пенетрометр (для измерения прочности грунта), магнитометр, анализатор состава грунта (на некоторых аппаратах) и другие датчики.
• Энергоснабжение — солнечные батареи, обеспечивающие мощность около 85 Вт.

Хронология полётов

Программа включала семь запусков, из которых пять завершились успешной мягкой посадкой на Луну.

Завершение программы

Последний аппарат, «Сервейер-7», совершил посадку в январе 1968 года. После этого программу закрыли, так как её основные задачи были выполнены. Общая стоимость программы составила около 469 миллионов долларов США (в ценах 1960-х годов).

Научные результаты

Изучение лунного грунта

Одним из ключевых результатов программы стало подтверждение того, что поверхность Луны способна выдержать вес посадочного модуля «Аполлон». Данные с пенетрометров показали, что грунт (реголит) обладает достаточной несущей способностью. Анализ химического состава, проведённый на «Сервейере-5», «Сервейере-6» и «Сервейере-7», выявил, что лунная порода близка по составу к земным базальтам, содержащим оксиды кремния, алюминия, железа, магния и кальция.

Фотографическая съёмка

Все успешные аппараты передали на Землю более 87 000 снимков лунной поверхности. Камеры «Сервейеров» позволяли получать изображения высокого разрешения (до 1 мм на пиксель на расстоянии 2 метров). Снимки помогли составить детальные карты мест посадки, выявить наличие кратеров, валунов и трещин, а также оценить угол падения солнечного света.

Другие исследования

• Магнитное поле: магнитометры на «Сервейере-5» и «Сервейере-6» зафиксировали слабое магнитное поле в районе посадки, что указывало на наличие намагниченных пород.
• Температура: датчики показали, что днём температура поверхности достигает +120 °C, а ночью опускается до -150 °C.
• Радиация: измерения радиационного фона подтвердили безопасность лунной поверхности для будущих астронавтов.

Конструкция и технические особенности

Посадочная система

Процесс посадки «Сервейера» был многоступенчатым. После отделения от разгонного блока аппарат включал твердотопливные двигатели для торможения с орбитальной скорости (около 2,6 км/с) до 130 м/с. Затем включался жидкостный двигатель, который обеспечивал плавное снижение до высоты около 4 метров. На этой высоте двигатель выключался, и аппарат падал на поверхность с амортизацией за счёт деформации посадочных опор.

Система связи

Для передачи данных на Землю использовалась параболическая антенна диаметром 1,2 метра, работающая в S-диапазоне. Скорость передачи данных составляла от 1 до 10 кбит/с, что позволяло передавать изображения и телеметрию в реальном времени.

Энергопитание

Основным источником энергии служили солнечные батареи, расположенные на верхней панели аппарата. Они вырабатывали мощность до 85 Вт. Для работы в ночное время (лунная ночь длится около 14 земных суток) использовались серебряно-цинковые аккумуляторы, которые, однако, не могли обеспечить длительную работу — большинство аппаратов прекращали функционировать после первой лунной ночи.

Значение и наследие

Программа «Сервейер» стала первым успешным проектом мягкой посадки на Луну, реализованным Соединёнными Штатами. Она доказала возможность точной посадки в заданный район, что было критически важно для программы «Аполлон». Данные, полученные «Сервейерами», позволили инженерам NASA выбрать безопасные места для посадки пилотируемых кораблей.

Кроме того, «Сервейер-3» стал объектом изучения после того, как его в 1969 году посетила экспедиция «Аполлон-12». Астронавты Чарльз Конрад и Алан Бин демонтировали с аппарата некоторые детали (в том числе телевизионную камеру и образцы кабеля), которые были доставлены на Землю для анализа воздействия лунной среды на материалы.

Интересные факты

• «Сервейер-1» стал первым американским космическим аппаратом, совершившим мягкую посадку на другое небесное тело (до этого успешную мягкую посадку на Луну осуществила только советская станция «Луна-9» в феврале 1966 года).
• «Сервейер-6» стал первым аппаратом, который взлетел с поверхности Луны: после посадки он включил двигатель и поднялся на высоту около 4 метров, сместившись на 2,5 метра в сторону, что подтвердило возможность повторного старта.
• «Сервейер-7» был посажен в сложном рельефе — около кратера Тихо, что позволило изучить материал, выброшенный из глубоких слоёв лунной коры.
• Все аппараты «Сервейер» были уничтожены или прекратили работу после лунной ночи из-за разряда аккумуляторов и воздействия экстремальных температур.

Источники

• NASA Technical Reports Server: Surveyor Program Results (1969)
• Heiken, G. H., Vaniman, D. T., & French, B. M. (Eds.). Lunar Sourcebook: A User's Guide to the Moon. Cambridge University Press, 1991.
• Wilhelms, D. E. To a Rocky Moon: A Geologist's History of Lunar Exploration. University of Arizona Press, 1993.
• Brooks, C. G., Grimwood, J. M., & Swenson, L. S. Chariots for Apollo: A History of Manned Lunar Spacecraft. NASA SP-4205, 1979.