3.6 Обратная сторона Луны

3.6

Обратная сторона Луны

Следующий этап лунной программы предусматривал создание станций «Е-2» и «Е-2А», которые должны были сфотографировать и передать на Землю фотоснимки обратной стороны Луны. Для выполнения этой задачи космический аппарат предполагалось отправить на орбиту с огромным апогеем, фактически «забросив» за Луну.

Автоматическая межпланетная станция серии «Е-2» существенно отличалась от более ранних космических аппаратов. Основные конструкционные отличия диктовались тем, что в определенный период своего движения по орбите она становилась «ориентированным» аппаратом, способным проводить астрономические наблюдения заранее выбранного небесного тела, в данном случае – Луны. Причем в качестве источников тока для питания системы ориентации использовались не аккумуляторы, а солнечные батареи.

Конструктивно «Е-2» изготовили в виде герметичного сварного цилиндрического контейнера из алюминиевого сплава со сферическими днищами (длина контейнера – 1,3 м, средний диаметр – 94 см).

Станция «Е-2» (рисунок А. Шлядинского)

На наружной поверхности устанавливались панели солнечных батарей, жалюзи системы терморегулирования, антенны радиокомплекса, иллюминаторы, датчики научной аппаратуры, датчики и микродвигатели системы ориентации. Внутри на раме разместили аппаратуру радиокомплекса, автоматики, научных исследований, фототелевизионный комплекс «Енисей» и буферные батареи электропитания.

Самый важный элемент «лунника» – фототелевизионный комплекс «Енисей» – разработали сотрудники ленинградского НИИ-380[149]. Это был не просто фотоаппарат, но и проявочное устройство, и радиопередатчик полученных после обработки изображений. Устройство имело два объектива с фокусными расстояниями 200 и 500 мм для одновременной съемки двух кадров в двух масштабах Эта методика оснащения телевизионной системы двумя телекамерами («сменными объективами») потом многократно использовалась в космических аппаратах, создаваемых для изучения Солнечной системы. Объектив с фокусным расстоянием 200 мм формировал изображение диска Луны, полностью вписывающееся в кадр. Крупномасштабное изображение Луны выходило за пределы кадра, но давало увеличение четкости. В обоих случаях формировались телевизионные кадры с четкостью не ниже 1000 элементов в строке при 1500 строках в кадре.

Межпланетная станция «Луна-3»: вид со стороны иллюминатора, через который проводилась съемка обратной стороны Луны

В процессе проектирования рассматривались два комплекта фототелевизионной аппаратуры – в итоге остановились на том, который создавался для станции «Е-2А». Ее и приняли к дальнейшей разработке.

Комплекс бортовой фототелевизионной аппаратуры «Енисей» для станции «Луна-3»

Система ориентации станции «Е-2А» включала комплект из восьми датчиков положения Солнца, блок датчиков положения Луны, блок датчиков угловой скорости, систему исполнительных органов (микродвигатели, работающие на сжатом азоте) и счетно-решающий блок, преобразующий сигналы датчиков в команды. Это была первая система активной ориентации космического аппарата. Ее общая разработка, изготовление и испытание проводились в Научно-исследовательском институте № 1 Министерства авиационной промышленности (НИИ-1 МАП)[150]под руководством Бориса Викторовича Раушенбаха[151].

Необычной была и конфигурация солнечных батарей. Дело в том, что на всей траектории полета, кроме участка фотографирования, станцию не ориентировали на Солнце. В то же время для выполнения всей программы ее аккумуляторы нуждались в постоянной подзарядке. И тогда после сложных расчетов была выбрана такая форма солнечных батарей, которая позволяла бы при любом положении станции относительно Солнца получать электроток практически одинаковой величины.

Полукомплект автомобильного варианта приемного телевизионного комплекса «Енисей-I»

Поскольку бортовая передающая камера могла работать в двух режимах – «быстром» и «медленном», – то и приемная аппаратура была разработана двух видов под шифрами «Енисей-I» и «Енисей-II» соответственно. Аппаратура создавалась как в стационарном, так и в мобильном варианте, причем во втором случае приемные комплексы размещались в автомобильных «кунгах». После изготовления и наладки приемные комплексы были отправлены на НИП-6 и временный НИП-41Е.

Станцию «Е-2А» № 1 привезли на полигон Тюра-Там в августе 1959 года, однако еще целый месяц понадобился на тестирование всех ее систем и устранение различных замечаний. Лишь 25 сентября разработчики заявили о готовности станции к полету.

Автомобиль-шасси «ЗИЛ-130» с кузовом КУНГ; в таких были размещены приемные комплексы «Енисей-I», «Енисей-II» и «Селигер»

Запуск «Е-2А» ракетой «Р-7А» (8К72, «Восток-Л», № Л1-8) состоялся 4 октября 1959 года – в советской прессе прошло сообщение о старте «Луны-3». На измерительный пункт в Крым вылетел сам Сергей Павлович Королёв с соратниками – ему хотелось одним из первых увидеть обратную сторону Луны.

«Луна-3» вышла на эллиптическую орбиту с апогеем 480 тыс. км и перигеем 47,5 тыс. км. Траектория полета была выбрана с таким расчетом, чтобы в момент максимального сближения с Луной (6200 км) аппарат находился от нее южнее, а на полученных снимках было видно достаточное количество известных объектов – это понадобится позднее для «привязки» к существующим астрономическим картам.

Съемка проводилась 7 октября, когда Солнце освещало около 70 % обратной стороны спутника Земли. «Луна-3» сфотографировала почти половину поверхности Луны, из них две трети – невидимой с Земли стороны. Закончив съемку, «Енисей» автоматически осуществил проявку экспонированной пленки, которая после этого была перемотана в специальный накопитель. Принятый с борта телеметрический сигнал показал, что камера «Енисей» сработала. Но есть что-нибудь на пленке или нет, поначалу было не ясно. Поступила команда включения аппаратуры станции на передачу телевизионного сигнала. Сначала пошло изображение тест-строки, впечатанной на фотопленку еще на Земле. Окрыленные успехом руководители космической программы приняли решение о включении лентопротяжного устройства. И вот во время очередного сеанса связи с «Луной-3» фиолетовая точка на экране монитора начала строчка за строчкой выписывать первое изображение лунной поверхности. И хотя этот и последующие кадры принимались из космоса изрядно подпорченные «помехами», восторгу ученых и ракетчиков не было предела.

По мере приближения станции к Земле контрастность изображений увеличивалась, а качество «картинки» улучшалось. Когда станция ушла в «тень» Земли, часть специалистов получила разрешение покинуть НИПы, но основной состав бригад был оставлен для продолжения работ после выхода ее из «тени», которое ожидалось 19–20 октября. Увы, в назначенное время «Луна-3» не подала признаков жизни – с борта не удавалось принять не только телевизионный сигнал, но и телеметрические данные. Самая вероятная причина внезапного молчания – выход из строя передатчика или источников энергии.

Фото обратной стороны Луны, полученное «Луной-3»

«Луна-3» просуществовала еще несколько месяцев, сделав 11 витков по своей вытянутой орбите, и сгорела в земной атмосфере в апреле 1960 года.

Сегодня фотоснимки, полученные с борта этой станции, оставляют желать лучшего. Но они и в самом деле были первыми! Расшифровав их, астрономы получили уникальный научный материал. Например, оказалось, что на обратной стороне Луны в отличие от видимой ее части мало «морей», но зато преобладают горные районы.

Тридцать первого декабря 1959 года Сергей Павлович Королёв собрал ближайших сотрудников своего ОКБ-1 для новогоднего поздравления. Все участники запуска «Е-2А» получили от него в подарок по экземпляру только что вышедшего атласа «Первые фотографии обратной стороны Луны».

Как и планировалось с самого начала, станция «Е-2А» сумела заснять лишь две трети обратной стороны Луны. Ученые настаивали на новых запусках для получения информации о «белых» пятнах. Эту задачу собирались решить с помощью межпланетной станции «Е-2Ф», к моменту старта получившей индекс «Е-3». Она должна была сфотографировать боковую часть Луны с подлетной траектории при косых лучах Солнца, выявляющих рельеф поверхности. Прием информации планировалось вести на большие антенны АДУ-1000 радиотехнического комплекса «Плутон», монтаж которого завершался в Центре дальней космической связи в городе Евпатория (НИП-16, Крым). Это позволило бы в десять раз увеличить мощность сигнала на входе в наземные приемники и, соответственно, получить изображение гораздо лучшего качества. Для подстраховки от возможных неудач в конце 1959 года в ОКБ-1 начали изготовление сразу двух станций типа «Е-3», которые в начале марта 1960 года прибыли в Тюра-Там.

Станция «Е-3» № 1 была запущена ракетой «Р-7А» («Восток-Л», № Л1-9) 15 апреля 1960 года. Первые две ступени отработали нормально, а двигатель третьей ступени (блок «Е») выключился на три секунды раньше расчетного времени. Позднее при разборе ситуации выяснилось, что бак этого блока был не до конца заправлен керосином. По этой причине недобор конечной скорости составил около 130 м/с – третья ступень со станцией поднялась до высоты порядка 200 тыс. км и при входе в атмосферу в мае сгорела над центральной Африкой.

Станция «Е-3» № 2 была запущена 16 апреля 1960 года («Восток-Л», № Л1-9А). Сразу после старта боковой блок «Д» не вышел на главную тягу, в результате чего оторвался от центрального блока через секунду после старта[152]. Это привело к мгновенному развалу «пакета». Ракета рухнула рядом с Монтажно-испытательным корпусом, повредив здание и сильно напугав наблюдателей.

Готовые комплекты бортовых «Енисеев», созданные для продолжения изучения Луны, погибли. Советским ракетчикам пришлось на время отступиться. «Белые» пятна обратной стороны Луны были засняты 20 июля 1965 года межпланетной станцией «Зонд-3».

Все эти успехи имели решающее значение для дальнейшего развития советской космонавтики. Ракетно-космическая отрасль окрепла и могла решать всё более сложные задачи, обходя любые трудности. Созданная наземная система управления доказала свою состоятельность. Впервые были опробованы трехступенчатые ракеты-носители, командные приборы, ориентация космического аппарата в пространстве и прием телевизионного изображения с его борта. Этот задел был блестяще использован при создании пилотируемого космического корабля.