ГЛАВА 6 ЛУННЫЙ шаг

ГЛАВА 6

ЛУННЫЙ шаг

СОВЕТСКИЕ РОБОТЫ НА ЛУНЕ

Реализация программы полета человека на Луну требовала новых данных об этом небесном теле. Кроме того, советские ученые собирались закрепить за собой очередной приоритет, раньше американцев мягко посадив на поверхность Луны аппарат с телекамерами. Этот проект, проходивший в конструкторской документации под обозначением "Е-6", был введен в советские космические планы Мстиславом Всеволодовичем Келдышем. Идею поддержал и Сергей Павлович Королев.

По инициативе последнего, 10 декабря 1959 года глава государства Никита Хрущев подписал Постановление ЦК КПСС и Совета Министров об осуществлении мягкой посадки на Луну автоматической станции, снабженной специальной телевизионной аппаратурой и научными приборами, позволяющими понять, можно ли в принципе передвигаться по поверхности Луны. Дело в том, что в те времена была очень популярна гипотеза австрийского астрофизика Томаса Голда (1920–2004) о том, что всю Луну покрывает многометровый слой мелкодисперсной пыли, в котором легко утонет любой искусственный объект. Несколько позже эту гипотезу обыграл Артур Кларк в научно-фантастической повести "Лунная пыль" ("А Fall of Moondust", 1961) — в ней очень драматично описан процесс погружения лунохода "Селена" с туристами в море лунной пыли.

Существует растиражированная легенда, будто бы Сергей Королев на одном из совещаний, когда снова всплыл вопрос о лунном грунте, оторвал от газеты полоску и написал на ней: "Луна твердая!" И действительно, сохранилась собственноручная записка главного конструктора, в которой он высказывает свои соображения относительно несущих способностей лунной поверхности: "Достаточно твердый грунт типа пемзы". Однако на листке с запиской стоит и ее дата — 28 октября 1964 года, и относится она к выбору посадочного устройства для… лунного корабля пилотируемого комплекса "Л-3".

А первые беспилотные аппараты в королёвском бюро, ОКБ-1, решили сажать не на опоры, а с помощью надувных амортизаторов. Идея состояла в том, что надувался большой мяч, а внутри него находилась "Е-6" с лепестками. При такой системе можно было производить прилунение со скоростью до 15 м/с.

Объявление о намерении США победить в лунной гонке стимулировало продвижение проекта, и 23 марта 1962 года вышло новое постановление, которое жестко определяло начало пусков по теме "Е-6": начало 1963 года.

Носителем нового космического аппарата должна была стать ракета "Молния", представлявшая собой очередную модификацию "Р-7". Во всех блоках новой ракеты использовались одни и те же компоненты топлива: жидкий кислород и керосин. Доработка наземного оборудования применительно к новой ракете проводилась так, чтобы сохранялась возможность использовать его в измененном варианте для двух- и четырехступенчатых носителей. По аэродинамической схеме новый носитель был близок к трехступенчатой ракете "Восток", с помощью которой запускались предыдущие "лунники".

Двигатели были заимствованы из более ранних проектов: для первой и второй ступеней — от ракеты "Р-7", для третьей ступени (блок "И") — ракеты "Р-9". Четвертая ступень (блок "Л") имела конструктивные особенности, обусловленные тем, что запуск ее двигательной установки должен был происходить в условиях невесомости через полтора часа полета по околоземной орбите, а не сразу после окончания работы третьей ступени. Поэтому на блоке "Л" требовалось установить сисгему стабилизации и ориентации на время паузы, а также устройство обеспечения запуска в невесомости.

К началу летно-конструкторских испытаний "Молнии" определился и облик станции "Е-6". Она включала в себя собственно аппарат для изучения Луны, двигательную установку, отсек системы управления и различного оборудования, устанавливаемого на корпусе ракеты. Основные системы лунного аппарата находились внутри герметичного контейнера, по форме близкого к сфере. Корпус "лунника" состоял из двух полуоболочек — внутри была установлена рама с приемнопередающей аппаратурой, приборами командной радиолинии, электронными программно-временными устройствами, химическими батареями, приборами автоматики, научной и телеметрической аппаратурой. В нижней полуоболочке были закреплены вентилятор, электроклапан и радиатор системы терморегулирования, а в верхней — телевизионная система и счетчики космической радиации. Снаружи на корпусе были установлены четыре лепестковые антенны, четыре штыревые антенны с подвешенными на них эталонами яркости и три двугранных зеркала. Лепестковые и штыревые антенны и зеркала при посадке находились в сложенном положении.

Лунный аппарат вместе с посадочными устройствами закреплялся на отсеке системы управления лунной ракеты. Сложенные лепестки-антенны придавали ему вид яйца. Благодаря тому, что центр тяжести располагался довольно низко, лунный аппарат после отделения посадочных устройств принимал заданное положение на лунной поверхности (лепестками вверх). Одновременно лепестки защищали телевизионную камеру, штыревые антенны, механизмы и зеркала от случайного повреждения или запыления. Согласно предложенной схеме, примерно через четыре минуты после прилунения по команде от программно-временного устройства или же часового механизма срабатывал механизм открытия лепестков, после чего штыревые антенны и зеркала приводились в рабочее положение.

Станция "Е-6" № 1 представляла собой макетноотработочный аппарат и для полетов не предназначалась. Она так и осталась в заводских цехах, играя роль своеобразного эталона.

Первой летной стала станция "Е-6" № 2. Запуск ее был осуществлен 4 января 1963 года, но закончился неудачей вследствие отказа двигателей блока "Л".

Станция осталась на околоземной орбите, а спустя несколько дней сгорела в плотных слоях земной атмосферы.

Следующая попытка запуска станции по программе мягкой посадки на Луну была предпринята 2 февраля того же года. В космос отправилась "Е-6" № 3. На этот раз аппарат даже не долетел до околоземной орбиты. Ракета-носитель отклонилась от заданного курса, третья ступень вместе с неотделившейся четвертой и лунной станцией вошла в атмосферу и упала где-то в районе Гавайских островов.

2 апреля 1963 года была сделана третья попытка запустить станцию в сторону Луны. На этот раз все четыре ступени ракеты-носителя сработали по программе и станция устремилась к Луне. В сообщении ТАСС аппарат "Е-6" № 4 получил наименование "Луна-4", хотя об истинном назначении станции не было сказано ни слова. Однако до Луны станция не долетела — подвела система астрокоррекции, и 6 апреля станция пролетела на расстоянии 8500 км от поверхности нашего естественного спутника, превратившись в еще одну искусственную планету. Советские информационные агентства сдержанно заявили, что "Луна-4" была рабочей станцией, предназначенной для совершенствования систем и элементов межпланетных аппаратов.

Следующую попытку команда Сергея Королева предприняла только 21 марта 1964 года. На ракете-носителе "Молния" была установлена станция "Е-6" № 6. Все закончилось очень быстро — на третьей ступени не открылся главный кислородный клапан, и ракета вместе с "лунником" упала где-то в Сибири.

20 апреля 1964 года "Е-6" № 5 вышла на орбиту, но блок "Л" снова отказал, и очень скоро она сгорела в атмосфере. Западные средства слежения за космическим пространством не успели ее даже заметить, а советские специалисты были избавлены от необходимости унизительно указывать в таблицах космических запусков: "Нет данных".

Новый запуск состоялся 12 марта 1965 года, когда в космос отправилась станция "Е-6" № 9. И все повторилось почти в точности. Как и год назад, на околоземную орбиту вышли разгонный блок и лунная станция. Как и год назад, они остались на околоземной орбите. Единственным отличием стало то, что о запуске было официально объявлено, и даже были названы параметры орбиты: 287 км в апогее и 201 км в перигее. Правда, о целях полета умолчали, назвав выведенный на орбиту объект искусственным спутником Земли "Космос-60", созданным для изучения околоземного пространства.

10 апреля 1965 года состоялся седьмой запуск "Е-6". По документации завода станция имела восьмой номер. ""Номер восемь* до Луны не добросим", — мрачно шутили офицеры стартовой команды. Так и получилось. Двигатель третьей ступени не вышел на рабочий режим, и останки ракеты со станцией свалились в Тихий океан.

Просуммировав причины отказов, разработчики пришли к выводу, что была допущена проектноконструкторская ошибка. В составе устройства обеспечения запуска блока "Л" располагалась система ориентации, а также автоматика двигателя с аккумуляторными батареями электропитания. Система управления должна была за 70 секунд до включения двигателя блока "Л" переключить электропитание системы ориентации на батареи блока "Л", однако переключения не происходило, и блок "Л" в течение всего этого времени находился в неуправляемом режиме. Ошибку, принесшую столько бед, устранили. Запуск станции, произведенный 24 апреля 1964 года в сторону Венеры, прошел без замечаний по ракете-носителю.

Следующий старт состоялся в День Победы, 9 мая 1965 года. На этот раз "Е-6" № 10 уверенно направилась к Луне, получив в сообщении ТАСС название "Луна-5". Однако при коррекции траектории система управления неверно ориентировала станцию, затем не сработал тормозной двигатель — в результате чего "Луна-5" врезалась в Луну, в 700 км от расчетного места посадки. Советские информационные агентства скупо сообщили, что "Луна-5" предназначалась для отработки систем мягкой посадки на Луну и полностью выполнила поставленные перед ней задачи, прилунившись в Море Облаков.

8 июня 1965 года в полет отправилась "Е-6" с заводским № 7. Она получила официальное наименование "Луна-6" и практически полностью повторила путь "Луны-5". Но если "Луна-5" достигла поверхности Луны, то "Луна-6" из-за сбоя в работе тормозной двигательной установки прошла мимо нее на расстоянии 160 000 км, превратившись в очередную искусственную планету на гелиоцентрической орбите.

На очереди была "Е-6" № 11. Ее старт планировалось произвести 4 сентября 1965 года, но ракета просто не ушла со старта — была обнаружена неисправность системы регулирования. Ее замена и восстановление на заправленной ракете были невозможны. Пришлось слить топливо, ракету со старта снять, а запуск перенести. Он состоялся ровно через месяц — 4 октября 1965 года. На межпланетную трассу была выведена станция, получившая официальное название "Луна-7". На нее возлагали большие надежды. Тем более, что стартовала она в знаменательный для мировой космонавтики день — минуло восемь лет со дня триумфального запуска первого искусственного спутника, и очень хотелось надеяться на лучшее. Но надеждам не суждено было оправдаться: 8 октября из-за отказа системы ориентации станция упала на поверхность Луны и разбилась около кратера Кеплер. Мягкая посадка опять не удалась.

Цепь неудач с осуществлением мягкой посадки вызвала гнев советских руководителей. Ученым пришлось оправдываться на заседании Военно-промышленной комиссии. Там выступил и сам Сергей Павлович Королев, который сказал:

Объяснение причин всех неудач при решении проблемы мягкой посадки подробно расписано на представленных здесь плакатах, раздельно для каждого пуска. Но есть одна общая причина, которая все объясняет, — идет процесс познания. На процесс познания в планах и графиках мы не предусмотрели затраты средств и времени. В этом наша ошибка, за нее мы расплатились, и, смею заверить, в ближайшее время задача будет решена. Мы прошли трудный путь познания, получили бесценный опыт. Прошу комиссию разрешить провести пуск и по его результатам, если сочтете необходимым, принимать окончательное решение…

Слова главного конструктора возымели действие — правительство дало согласие на проведение дальнейших запусков по программе "Е-6". 3 декабря 1965 года стартовала "Луна-8" ("Е-6" № 12). Сначала все шло согласно программе. На расстоянии 800 км от Луны начали надуваться резиновые амортизаторы, но один из них был разорван сломавшимся стеклопластиковым кронштейном крепления лепестковых антенн, газ начал выходить в космос, создавая значительный вращающий момент, — аппарат на скорости врезался в Луну на территории Океана Бурь.

Наступил 1966 год. Подготовка к очередному пуску шла по графику, но дважды работы пришлось временно приостанавливать. Сначала это заставили сделать новогодние праздники, затем — неожиданная смерть Сергея Павловича Королева. Главный конструктор и самый значительный из основоположников отечественной космонавтики умер на операционном столе, так и не увидев вблизи поверхность Луны, к которой так стремился…

31 января 1966 года стартовала станция "Луна-9". В документации ОКБ-1 эта станция значилась под № 13. Однако незадолго до запуска работы по межпланетным аппаратам были переданы в НПО имени Лавочкина, в конструкторское бюро Георгия Николаевича Бабакина (1914–1971), который тут же поспешил присвоить станции свой заводской номер — "202". Станция была модернизирована: инженеры доработали злосчастный кронштейн, изменили программу посадки так, чтобы амортизаторы наполнялись газом только после того, как начинает работать тормозной двигатель, и поставили новую, улучшенную телекамеру.

На этот раз советских ракетчиков ждал триумфальный успех. На высоте 75 км от поверхности Луны (за 48 секунд до посадки) была включена двигательная установка, которая обеспечила гашение скорости. 3 февраля 1966 года "Луна-9" совершила мягкую посадку в Океане Бурь, западнее кратеров Рейнер и Марий, в точке с координатами 7°8? с. ш. 64°22? з. д. Через 250 секунд с борта пошла телеметрическая информация, а через 15 минут начало передаваться первое пробное изображение. Оно оказалось плохого качества, поскольку Солнце стояло низко над горизонтом. Зато через 24 часа на Землю поступили кадры первой круговой панорамы с места прилунения. Таким образом, советские ученые застолбили за собой сразу два приоритета: первая мягкая посадка на Луну и первые кадры с Луны.

В период до 6 февраля прошли семь сеансов связи со спускаемым аппаратом. На Землю были переданы панорамы лунной поверхности, полученные при различной высоте Солнца над горизонтом (7,14, 27 и 41 градус). Оказалось, что аппарат сел в кратере диаметром 25 м, около края. Поблизости от аппарата находилось пятнадцать камней разных размеров: от полуметра до нескольких метров. Благодаря специальной системе зеркал одиночная панорама "Луны-9" обладала свойствами стереоскопического изображения и позволяла при правильной обработке определить истинные координаты объектов. Однако выяснилось, что можно обойтись и без этого устройства: из-за проседания аппарата после посадки положение камеры постепенно изменялось (наклон от 16° для первой панорамы до 22° для третьей). За счет этого были получены реальные стереопары. Но главное, что ученые убедились: посадка на Луну возможна, никаких многометровых слоев пушистой пыли на ней нет.

Передача данных с "Луны-9" прекратилась вечером 6 февраля 1966 года из-за разрядки батарей. Всего лунный аппарат находился на связи 485 минут. Место прилунения аппарата "Е-6" позднее получило официальное название "Равнина Посадки". Приоритет советских ученых был зафиксирован дипломом Международной авиационной федерации (FAI).

Но они не собирались останавливаться на достигнутом. В начале февраля Георгий Бабакин убедил руководство Академии наук СССР одобрить проект упрощенной лунной станции для изучения Луны с селеноцентрической орбиты. Фактически это была все та же межпланетная станция "Е-6", только вместо спускаемого аппарата на ней устанавливался искусственный спутник Луны весом 245 кг, называемый "лунной лабораторией".

Новая станция, разработанная в бюро Бабакина, проходила под обозначением "Е-6С". На ней был установлен довольно многообразный комплект научного оборудования: трехкомпонентный магнитометр для уточнения нижнего предела возможного магнитного поля Луны: гамма-спектрометр для исследования интенсивности и спектрального состава гамма-излучения поверхности Луны; газоразрядные счетчики для регистрации солнечного корпускулярного и космического излучения; ионные ловушки для регистрации полного потока ионов и электронов солнечного ветра и поиска ионосферы Луны; пьезоэлектрические датчики для регистрации в межпланетном и окололунном пространстве метеорных частиц; инфракрасный датчик для определения теплового излучения Луны; счетчик мягких рентгеновских фотонов для измерения рентгеновского излучения пород лунной поверхности.

Первый аппарат из серии "Е-6С" с заводским № 204 был запущен ракетой-носителем "Молния" уже 1 марта 1966 года. Однако из-за сбоя в системе управления он остался на околоземной орбите высотой 200 км, получив официальное название "Космос-111", и вскоре сгорел в атмосфере.

"Луна-10" ("Е-6С" № 206) отправилась в космос 31 марта 1966 года, и 3 апреля ее "лунная лаборатория" вышла на селеноцентрическую орбиту с периселением 350 км и апоселением 1016 км. При этом она передала на Землю запись партийного гимна коммунистов "Интернационал", который слушали стоя делегаты проходившего в те дни XXIII съезда КПСС.

При полете спутника по окололунной орбите удалось провести целый комплекс научных исследований. Например, было выяснено, что на орбите станции плотность метеоров выше, чем в межпланетном пространстве. Были получены новые данные о взаимодействии Луны с магнитосферой Земли и тому подобное.

Искусственный спутник выполнял научную программу с 3 апреля по 30 мая, совершив к концу активного существования 450 витков. Приоритет советских ученых по созданию первого искусственного спутника Луны также был зафиксирован дипломом FAI.

Для закрепления подавляющего преимущества над заокеанскими конкурентами решено было запустить еще один лунный спутник новой модификации — "Е-6ЛФ" с заводским № 101. Помимо научных данных общего характера, советские ученые собирались получить качественные снимки Луны с постоянной селеноцентрической орбиты. Основными приборами лунной лаборатории стали радиоастрономическая аппаратура, радар-высотомер и радиокомплекс РК-Д, в состав которого входили две фототелевизионные установки серии ФТУ-Б.

Аппарат "Е-6ЛФ" весом 1640 кг, получивший наименование "Луна-11", был запущен в космос ракетой "Молния" 24 августа 1966 года. Через четыре дня он вышел на селеноцентрическую орбиту с периселением 163,5 км и апоселением 1193,6 км. Из-за того, что тормозная двигательная установка включилась на пять минут раньше, параметры орбиты отличались от расчетных, а сам аппарат плохо поддавался управлению. В итоге вместо Луны фототелевизионные камеры засняли пустой космос. Советская пресса по своей традиции утверждала, что все задачи полета были выполнены в полном объеме.

На самом деле их выполнила станция "Е-6ЛФ" № 102, отправившаяся в космос 22 октября 1966 года под названием "Луна-12". 25 октября она вышла на селеноцентрическую орбиту с периселением в 100 км и апоселением 1740 км. Одной из главных задач "Луны-12" являлось получение и передача на Землю фотоснимков отдельных участков лунной поверхности с высот от 100 до 340 км. Через два часа после торможения были включены фототелевизионные установки, которые проработали 64 минуты. После этого станция была переориентирована для сбора другой научной информации.

В официальном сообщении о достижениях нового лунного спутника было впервые объявлено, что изучение Луны автоматическими станциями нацелено на подготовку первой лунной экспедиции — до этого сам факт такой подготовки отрицался на всех уровнях. Но, раскрыв одну тайну, Советский Союз тут же создал другую: большая часть сорока двух снимков лунной поверхности, полученных "Луной-12", никогда не была опубликована. Собственно, знатоки могут назвать только два из них — охватывающие область вблизи кратера Аристарх и часть Моря Дождей. При этом опубликованные снимки были столь низкого качества, что вызывали у западных экспертов сомнения в их подлинности.

Под завершение лунного года с помощью ракеты "Молния" была запущена еще одна станция, рассчитанная на мягкое прилунение, — "Е-6М" с заводским № 205. Она стартовала 21 декабря 1966 года, а 24 декабря уже под названием "Луна-13" совершила посадку в Океане Бурь, в районе точки с координатами 18°52? с. ш. 62°04? з. д., на расстоянии около 400 км от места прилунения "Луны-9".

По конструкции "Луна-13" несколько отличалась от своей предшественницы. На основном аппарате были установлены усовершенствованные радиовысотомер больших высот и прибор управления. На лунном аппарате были установлены две выносные штанги, позволившие проводить научные эксперименты по определению механических свойств и плотности наружного слоя лунного грунта на удалении до 1,5 м.

После прилунения и раскрытия лепестковых антенн и механизма выноса научных приборов был начат фототелевизионный сеанс связи. Всего за трое суток было проведено восемь таких сеансов. Панорамы лунной поверхности, переданные на Землю с единственной работоспособной телекамеры, были сняты при разной высоте Солнца (6,19 и 32 градуса), на панорамах хорошо просматривались отдельные детали.

С помощью выносных приборов были проведены исследования механических свойств поверхностного слоя грунта, которые показали, что плотность его в месте посадки составила 0,8 г/см³, что значительно меньше плотности земных пород и средней плотности Луны. Кроме того, была замерена эффективная температура грунта, которая, как и ожидалось, постепенно возрастала по мере увеличения высоты Солнца над лунным горизонтом. 28 декабря батареи "Луны-13" окончательно разрядились и она замолчала.

Рядом с "Луной-13" практически не было больших заметных камней. Вообще, как оказалось, этому аппарату повезло — он сел на самую ровную из всех изученных людьми лунных площадок. Поскольку Океан Бурь был выбран советскими учеными в качестве места высадки первой экспедиции, то было решено, что посадок аппаратов "Луна-9" и "Луна-13" достаточно для подтверждения пригодности этого района в качестве основного для прилунения.

АМЕРИКАНСКИЕ РОБОТЫ НА ЛУНЕ

Президент Джон Ф. Кеннеди поставил перед США вполне конкретную задачу: до конца 1960-х годов высадить американского гражданина на Луну и вернуть его обратно. Однако, прежде чем готовить к отправке в космический полет живого человека, требовалось добиться бесперебойной работы исследовательских аппаратов на окололунной орбите и на поверхности Луны, чего пока не получалось.

В январе 1960 года Лаборатория реактивного движения представила описание программы лунных исследований "Ranger". Было предложено два типа космических аппаратов: "Block I" и "Block II".

Аппараты "Block I" готовились для демонстрационных миссий. Поднятые на очень высокую орбиту, они должны были опробовать в натурных условиях космического полета инновационные технологии, внедряемые фактически впервые. Главными новшествами были оптическая система ориентации, система стабилизации по трем осям и дополнительные двигатели коррекции, способные исправить любую ошибку выведения. Аппараты "Block II" должны были отправиться непосредственно к Луне и сбросить на ее поверхность посадочный модуль (англ.: Lander).

Подготовка к первому запуску не обошлась без казусов. 30 июля 1961 года из-за сбоя в работе электростанции значительная часть космодрома на мысе Канаверал оказалась обесточена. Лишился электропитания и аппарат "Ranger I", находившийся в собранном виде под головным обтекателем ракеты "Atlas-Agena В". Вероятно, автоматизированная система управления "вообразила", что аппарат вышел в открытый космос, и раскрыла панели солнечных батарей. Пришлось снимать головной обтекатель, демонтировать блок, чинить его и устанавливать обратно.

Запуск аппарата "Ranger I" весом 306 кг состоялся 23 августа 1961 года. Старт новой ракеты имел свои особенности. Вторая ступень ракеты-носителя, собственно "Agena", должна была запускаться дважды: при выводе аппарата на околоземную орбиту и при разгоне его до второй космической скорости. Но как раз повторно включить двигатель ступени "Agena" не удалось, и аппарат вышел на нерасчетную орбиту с высотой апогея 446 км. 30 августа 1961 года "Ranger I" вошел в плотные слои атмосферы и сгорел.

Было проведено расследование и внесены доработки в программу запуска. Старт ракеты с "Ranger II" был произведен 18 ноября 1961 года. И опять полет ракеты до момента повторного включения двигателя второй ступени проходил не по программе. И опять повторно включить его не удалось. Через два дня разрушился в плотных слоях атмосферы.

Несмотря на потерю двух аппаратов серии "Ranger Block I", от программы лунных запусков решили не отклоняться. Один за другим к Луне отправились три аппарата "Ranger Block II". В процессе полета они должны были заснять лунную поверхность с помощью телекамеры, изучить физические характеристики лунной поверхности с помощью радиолокационного альтиметра и измерить спектрометром уровень гамма-излучения в межпланетном пространстве. Сейсмограф в посадочном модуле предполагалось сбросить в район Океана Бурь.

Запуск ракеты-носителя "Atlas-Agena В" с аппаратом "Ranger III" весом 330 кг на борту состоялся 26 января 1962 года с мыса Канаверал. И снова "Agena" подвела — ее двигатель при повторном включении работал больше расчетного времени и в конце активного участка аппарату была сообщена скорость 11,1 км/с, что превышало расчетную на 0,2 км/с. Поскольку основную часть программы полета выполнить теперь не представлялось возможным, руководитель полета решил получить хотя бы общие результаты — по сигналу станции слежения в Голдстоуне при приближении аппарата к Луне телевизионная камера была направлена на наш естественный спутник. Но из-за недостаточно точной ориентации направленной антенны сигнал радиопередатчика "Ranger III" был потерян и изображений Луны получить не удалось.

Второй аппарат новой серии, проходивший под обозначением "Ranger IV", отправился в космос 23 апреля 1962 года, но вскоре после запуска вышла из строя бортовая радиоаппаратура, и аппарат не смог отрабатывать подаваемые с Земли команды. В итоге не удалось ни получить изображений поверхности Луны, ни отделить посадочный модуль с сейсмографом. 26 апреля "Ranger IV" упал на невидимую сторону Луны, став первым искусственным объектом, достигшим этого загадочного полушария.

Запуск аппарата "Ranger IV" был произведен 18 октября 1962 года. На этот раз полет ракеты-носителя "Atlas-Agena В" проходил почти в полном соответствии с программой. Однако в полете отказали солнечные батареи, и питание оборудования переключилось на химическую батарею. Через четыре часа после полной разрядки батареи все системы "умерли".

К тому времени уже созрел проект "Ranger Block III", целью которого стало достижение аппаратом Луны со съемкой ее поверхности с близкого расстояния в момент падения. По конструкции и составу бортового оборудования аппараты новой серии имели много общего с аппаратами серии "Ranger Block II". Основное отличие заключалось в том, что вместо капсулы и приборного контейнера с тормозным двигателем на "Ranger Block III" были установлены два комплекта телевизионных камер (2-е Full-scan и 4-е Partial-scan) с автономными источниками питания, временными и программными устройствами.

Запуск аппарата "Ranger VI" ("Ranger А", или "Р-53") был произведен 30 января 1964 года со стартового комплекса мыса Кеннеди ракетой-носителем "Atlas-Agena В". Анализ предыдущих сбоев и доработки возымели действие — полет ракеты-носителя и аппарата проходил по заложенной программе. За 15 минут до падения аппарата на Луну со станции слежения системы была подана команда на включение телевизионных камер для их прогрева. Полученный на Земле телеметрический сигнал показал, что команда была принята, однако никаких изображений с аппарата не поступило. 2 февраля аппарат упал на Луну к востоку от Моря Спокойствия. Наблюдение за падением аппарата вели тридцать две обсерватории, однако ни одной из них не удалось зарегистрировать ожидаемого пылевого облака.

Запуск аппарата "Ranger VII" ("Ranger В", или "Р-54") состоялся 28 июля 1964 года. 31 июля, на расстоянии 1800 км от Луны, были включены камеры, и аппарат упал на Луну в районе Моря Облаков. Падение аппарата предполагалось сфотографировать телескопом на базе ВВС Патрик (штат Флорида), но из-за неисправности последнего этого сделать не удалось. С самого "Ranger VII" было получено 4316 телевизионных изображений лунной поверхности.

Долгожданный успех ободрил работников НАСА. 17 февраля 1965 года ракетой "Atlas-Agena В" в космос был выведен "Ranger VIII" ("Ranger С", или "Р-55)".

20 февраля он упал на Луну в районе Моря Спокойствия. Первоначально камеры предполагалось включить за 13 минут до падения аппарата, но затем было принято решение включить их за 23 минуты с целью получения большего числа телевизионных изображений. Замысел принес плоды — всего было получено 7137 изображений. По рекомендации специалистов Научно-исследовательского центра разработки пилотируемых космических кораблей участок падения аппарата был выбран с таким расчетом, чтобы во время съемки высота Солнца над лунным горизонтом составляла менее 10° — это позволило по видимым теням выявить кратеры с крутыми склонами, что было важно при определении участков для будущих посадок.

Программа изучения Луны была продолжена запуском аппарата "Ranger IX" ("Ranger D", или "Р-56"), который состоялся 21 марта 1965 года. 24 марта аппарат упал на Луну в районе кратера Альфонса. Этот кратер очень интересовал ученых, поскольку еще в конце 1950-х астрономы заметили внутри него какие-то подозрительные пятна. Советский ученый Николай Александрович Козырев (1908–1983) сумел снять спектрограмму кратера и утверждал, что в Альфонсе, скорее всего, произошло извержение. Всего было получено 5814 телевизионных изображений поверхности Луны в районе кратера. Около 200 изображений поверхности в реальном времени демонстрировались по американскому телевидению. Однако гипотеза Козырева не подтвердилась — никаких свидетельств недавнего извержения на снимках не обнаружили.

На программу "Ranger" было потрачено 267 миллионов долларов, что в пересчете на сегодняшний курс доллара составляет миллиард. Однако, как отмечали сами разработчики, новых сведений о Луне получено не было, да и с позиций завоевания приоритетов многочисленные падения аппаратов на видимую сторону Луны выглядели довольно сомнительно.

Дальнейшая судьба программы "Ranger" еще не была ясна, а НАСА уже одобрило новый и еще более амбициозный план изучения Луны, подготовленный Лабораторией реактивного движения и получивший название "Surveyor". Он предусматривал создание аппарата для мягкой посадки на Луну и проведения исследований лунной поверхности в рамках программы пилотируемой экспедиции "Apollo".

Контракт НАСА с компанией "Hughes Aircraft Со." на проектирование и изготовление аппаратов "Surveyor" был заключен в марте 1961 года. Для изучения лунной поверхности на аппарате предусматривалось установить разнообразное научное оборудование. Прежде всего — четыре телекамеры для получения изображений лунной поверхности и наблюдения за работой бортового оборудования. Затем — приборы для измерения температуры у поверхности Луны, приборы для измерения скорости звука в лунных породах, акселерометры для изучения механических характеристик лунного грунта, прибор для определения прочности лунного грунта, буровую установку, химический анализатор грунта, зонд для изучения подпочвенного слоя, сейсмометр, рентгеновский дифрактометр для минералогического анализа, газовый хроматограф для анализа проб газов и органических соединений в породах, слагающих лунную поверхность, магнитометры и тому подобное.

Запуск аппарата "Surveyor I" ("Surveyor А") был произведен 30 мая 1966 года со стартового комплекса мыса Канаверал. Вывод аппарата на траекторию полета к Луне производился по программе, отличающейся от штатной — в ней не предусматривался повторный запуск двигателей второй ступени, и "Surveyor" выводился непосредственно на траекторию полета к Луне. 2 июня аппарат совершил посадку в Океане Бурь в точке с координатами 2°27? ю. ш. 43°13? з. д.

Первый аппарат новой серии весом 281.2 кг (масса после отделения от второй ступени — 995 кг) монтировался на каркасе из алюминиевых полых трубок треугольного сечения. К каркасу крепились две всенаправленные антенны, два контейнера с электронным оборудованием, тормозной твердотопливный двигатель, три регулируемых жидкостных ракетных двигателя, посадочное шасси и другое оборудование. На верхней части каркаса монтировалась мачта, к которой крепились остронаправленная антенна и панель с солнечными элементами. Посадочное шасси имело три ноги, изготовленные из алюминиевого сплава.

Площадка, на которую сел "Surveyor I", была почти параллельна лунному горизонту. После посадки были выключены радиолокационный альтиметр, доплеровский радиолокатор и датчики напряжения на посадочных ногах и принята телеметрическая информация, показавшая исправность бортовых систем. Началась передача на Землю изображений лунной поверхности и деталей аппарата. В непосредственной близости ученые увидели камни высотой 1,5 м и длиной до 2 м.

14 июня через место посадки прошел лунный терминатор. На телевизионных изображениях, переданных во время и после захода Солнца (съемка производилась в отраженном свете Земли) видны звезды, Солнце, его корона, тень аппарата. Передача изображений прекратилась с наступлением ночи. С начала съемки до этого момента было получено 10 338 телевизионных изображений. Восстановить полноценную связь с аппаратом после лунной ночи не удалось из-за падения мощности батарей. Тем не менее за второй лунный день, в период с 7 до 13 июля, удалось получить еще 812 телевизионных изображений, в их числе изображения Сириуса и Канопуса. В конце июля все работы, связанные с аппаратом "Surveyor I", были прекращены, хотя еще несколько раз ученые выходили на связь с ним, записывая телеметрическую информацию.

Аппарат "Surveyor II" ("Surveyor В") отправился в космос 20 сентября 1966 года. Через 16 часов после запуска, когда аппарат находился на расстоянии 163 ООО км от Земли, была предпринята попытка провести коррекцию траектории включением трех двигателей. Один из двигателей при этом не включился, и аппарат начал беспорядочно вращаться. Попытка стабилизировать "Surveyor II" соплами системы ориентации окончились неудачей. 23 сентября аппарат упал на Луну в районе, расположенном к юго-востоку от кратера Коперник.

"Surveyor III" ("Surveyor С") был запущен в полет к Луне 17 апреля 1967 года. На этом аппарате имелся механизм для захвата лунного грунта. Он состоял из миниатюрного ковша и складывающейся гармошкой стрелы, на которой ковш жестко закреплялся. Кинематическое устройство позволяло бросать ковш с высоты на грунт или подтягивать его к аппарату.

При запуске программой полета предусматривалось проведение повторного включения двигателей второй ступени. Вторая ступень с аппаратом вышла на круговую орбиту высотой 166 км и обращалась по ней 22 минуты. После повторного включения двигателей она вместе с аппаратом перешла на траекторию полета к Луне. 20 апреля аппарат совершил посадку в пограничном районе Моря Познанного и Океана Бурь в точке с координатами 2°56? ю. ш. 23°20? з. д. Интересно, что тормозные двигатели аппарата при этом не выключились из-за сбоя в радиолокационном альтиметре, и аппарат дважды подскочил, прежде чем установился на поверхности Луны. Двигатели были выключены по команде с Земли при повторном подскоке. Аппарат прилунился на внутренний восточный склон кратера диаметром 195 м и глубиной 15 м с углом наклона места посадки 14,7°.

Через час началась передача телевизионных изображений — переданные на Землю сигналы оказались слабее, чем ожидалось. 21 апреля было проведено первое функциональное испытание ковша. Ковш хорошо слушался оператора с Земли, а потому на протяжении нескольких дней с его помощью в грунте делались отпечатки и канавки, переносились куски породы и отдельные камни. Эксперименты с использованием ковша окончились 2 мая. Наблюдение за работой механизма велось с помощью панорамной телекамеры. Всего же было получено 6315 изображений.

Подобно многим другим лунным аппаратам, "Surveyor IV" ("Surveyor D") также не сумел добраться до Луны. Запуск был произведен 14 июля 1967 года. Тормозной твердотопливный двигатель включился в расчетное время, но за 2 секунды до прекращения его работы связь с аппаратом прервалась. Скорее всего, произошел взрыв двигателя на последних секундах работы.

"Surveyor V" ("Surveyor Е") отправился к Луне 8 сентября 1967 года. Из-за утечки гелия в вытеснительной системе регулируемых двигателей пришлось изменить программу полета. 11 сентября аппарат совершил мягкую посадку на Луну в Море Спокойствия в точке с координатами 1°25? с. ш. 23°11? в. д. Через 75 минут после посадки началась передача на Землю телевизионных изображений. Оказалось, что "Surveyor V" прилунился на склон холма крутизной около 20°. При посадке он слегка съехал в сторону, о чем свидетельствовали следы, оставленные опорами шасси аппарата. На этот раз основной целью миссии было изучение химического состава лунного грунта и определение наличия в нем магнитных веществ. Для решения этой задачи на аппарате были установлены альфа-анализатор и магнит. Эти исследования позволили установить, что в лунном грунте присутствуют такие же элементы, как и на Земле, причем процентное содержание кислорода и кремния очень близко к содержанию их в земных породах. Также ученые НАСА сделали вывод, что лунный грунт состоит в основном из вулканических пород, а на участке посадки имеет мелкозернистую структуру, несущая способность которой достаточна для посадки лунной кабины; что уровень радиации на поверхности Луны невысокий и не будет представлять опасности для астронавтов. С момента посадки аппарата на Луну и по 24 сентября 1967 года было получено 18 006 телевизионных изображений лунной поверхности и окружающего пространства.

"Surveyor VI" ("Surveyor F"), по конструкции и оборудованию аналогичный "Surveyor V", был запущен 7 ноября 1967 года. Сначала вторая ступень с аппаратом вышла на круговую околоземную орбиту высотой 160 км, затем была выведена на траекторию полета к Луне. 10 ноября "Surveyor VI" совершил мягкую посадку на Луну в районе Центрального Залива в точке с координатами 0°28? с. ш. 1°29? з. д. Точка посадки находилась в 9 км от места падения аппарата "Surveyor IV". Через 50 минут после посадки началась передача телевизионных изображений, a 11 ноября вступил в работу альфа-анализатор. К 17 ноября, до момента проведения эксперимента по перемещению аппарата над лунной поверхностью, на Землю было передано около 14 500 телекадров.

17 ноября по команде с Земли были включены три регулируемых жидкостных ракетных двигателя, аппарат поднялся на 3 м и опустился на расстоянии 2.4 м от первоначального места посадки. Этот эксперимент проводился с целью исследования некоторых проблем посадки и старта с Луны, в частности воздействия истекающей струи на лунный грунт, а также для того, чтобы получить телевизионные изображения следов аппарата в месте первоначальной посадки. Эксперимент по перемещению позволил сделать выводы о том, что во время работы двигательной установки лунной кабины корабля "Apollo" при посадке и старте с Луны не будут возникать помехи визуальным наблюдениям и что вымывание грунта истекающей струей двигателей и выброс его опорами шасси не приведет к осаждению частиц фунта на корпусе кабины.

После выполнения эксперимента на Землю было передано еще около 15 000 изображений лунной поверхности, в том числе изображения следов воздействия струи двигателя на грунт при первой посадке и при взлете. На основе изображений, полученных с двух различных точек, специалисты НАСА сделали трехмерные стереоскопические изображения лунного рельефа, а с помощью фотограмметрических методов были изготовлены детальные топографические карты района посадки аппарата. Передача изображений прекратилась 24 ноября с наступлением лунной ночи.

Последний аппарат "Surveyor VII" ("Surveyor G") должен был воспроизвести весь комплекс экспериментов предыдущих станций, но в районе, куда не планировалось высаживать корабли "Apollo". Ученые колебались, выбирая между кратерами Коперник, Фра-Мауро, Гиппарх и Тихо. Интерес к материковым районам этих кратеров был вызван тем, что предыдущие аппараты "Surveyor" исследовали лунную поверхность только в морских районах экваториальной зоны. В итоге был выбран кратер Тихо, поскольку по сравнению с другими районами он дальше отстоит от лунного экватора, вдоль которого располагается зона, выбранная для посадки лунных кабин. Поверхность в непосредственной близости от кратера Тихо отличается крайней неровностью, поэтому исследование выброшенных из кратера пород представляет большой научный интерес, так как эти породы в значительно меньшей степени засорены обломками метеоритов.

Старт состоялся 7 января 1968 года. Вывод аппарата на траекторию полета к Луне был осуществлен при повторном включении двигателей второй ступени. 10 января "Surveyor VII" совершил посадку в точке с координатами 40°53? ю. ш. 11°22? з. д. Через 42 минуты началась передача первых телекадров. Позже начались эксперименты с использованием ковша-захвата. Была вырыта канавка и собран в кучу грунт для последующего исследования его альфа-анализатором. На основании анализа результатов было выдвинуто предположение, что кратер Тихо образовался примерно миллион лет назад в результате столкновения с метеором диаметром 3 км или с ядром кометы. Состав грунта материкового района оказался примерно такой же, как морского. Было отмечено, что общее низкое содержание железа и магния в лунных породах опровергает старую гипотезу о лунном происхождении падающих на Землю метеорных тел.

Передача данных с аппарата "Surveyor VII" прервалась 20 февраля 1968 года. На этом завершилась и вся программа. Всего было запущено семь космических аппаратов, пять из которых совершили мягкую посадку на Луну, передали телевизионные снимки с ее поверхности и произвели исследования механических характеристик и химического состава лунного грунта.

Директор Лаборатории реактивного движения Уильям Хейвард Пикеринг (1910–2004) заявил, что эта программа стала одной из наиболее успешных космических программ США, в результате которой была подтверждена правильность инженерных решений, выбранных для конструкции лунного модуля корабля "Apollo". Основными научными результатами американские ученые считали получение более 86 тысяч телевизионных снимков Луны и глобальный вывод, сделанный по результатам исследований: геологическая эволюция Луны аналогична эволюции Земли — ее формирование шло через постепенное остывание горячей пластичной массы.

Помимо посадочных аппаратов "Surveyor", в рамках программы "Apollo" НАСА изучало лунную поверхность космическими аппаратами, выводимыми на селеноцентрическую орбиту. Первоначально для этой цели планировалось использовать вариант космического аппарата "Surveyor" ("Surveyor В"). В связи с сокращением бюджета руководство НАСА приняло решение отказаться от "Surveyor В" в пользу "Lunar Orbiter Photographic Project" ("Лунный орбитальный фотографический проект", LOPP), получившего впоследствии наименование "Lunar Orbiter".

Руководство разработкой и изготовлением аппаратов "Lunar Orbiter" НАСА возложило на Научно-исследовательский центр имени Лэнгли. Им в свою очередь был заключен контракт с корпорацией "Boeing Со.". Предполагалось создание десяти летных образцов, но впоследствии приняли решение изготовить восемь образцов: три экспериментальных аппарата для наземных испытаний и пять летных аппаратов.

Корпус аппарата "Lunar Orbiter" имел форму усеченного конуса, верхние и нижние основания которого связаны трубчатыми распорками. К нижнему основанию на шарнирах крепились четыре панели с солнечными элементами и две антенны, разворачиваемые в полете после сброса обтекателя. Фотоустановка включала две камеры: I (средней разрешающей способности, снабжена широкоугольным объективом) и II (высокой разрешающей способности, снабжена телеобъективом). Оборудование системы ориентации и стабилизации крепилось к несущей части конструкции в верхней части аппарата. Суммарная масса аппарата — 386,9 кг.

"Lunar Orbiter I" ("Lunar Orbiter А") предназначался для фотографирования девяти участков экваториальной зоны лунной поверхности с целью определения их пригодности для посадки лунного модуля "Apollo"; для изучения радиационной и метеорной обстановки по трассе полета и в районе Луны; для уточнения параметров гравитационного поля Луны и испытания бортового оборудования.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.