Пятьдесят лет в космической баллистике

Один из принципов, на которых базировалось конструирование Е-6, состоял в обеспечении «вертикального» прилунения аппарата. В этом случае траектория полёта к Луне в идеале должна была совпадать с вертикалью к местному горизонту в точке посадки аппарата на поверхность Луны. Тогда при торможении аппарата перед посадкой обеспечилось бы полное отсутствие боковой составляющей скорости и надежная посадка. Однако в действительности реализованная орбита будет представлять собой лишь одну из «пучка» возможных орбит, обусловленного наличием целого ряда объективно существующих погрешностей, возникающих при старте с промежуточной орбиты и при реализации коррекции движения в полёте. Таким образом, действительная орбита может отличаться от идеально — расчетной, которая обеспечивает требуемые условия посадки, и, как следствие, всегда можно ожидать появления боковой составляющей скорости посадочного аппарата. Так вот, проведенный в процессе проектирования анализ показал, что в этом «пучке» возможных траекторий очень велика вероятность реализации такой траектории, у которой боковая составляющая скорости торможения будет существенно больше допустимой и надежность посадки автоматической лунной станции не обеспечится. Выход их создавшегося положения искали как конструкторы (за счет создания новых устройств для погашения боковой скорости), так и баллистики (изыскание путей уменьшения размеров «пучка» орбит). При этом требовалось найти решения при очень и очень ограниченных возможностях увеличения веса аппарата. У баллистиков был ясный и реалистичный путь решения проблемы: «уменьшить» размеры «пучка» за счет перенесения коррекции движения КА на более позднее время. Тогда за счет уменьшения влияния ошибок исполнения «корректирующего импульса» на рассеивание точек прилунения достигалось бы решение проблемы. Однако расчеты показали, что потребное увеличение импульса коррекции, а следовательно, и запаса топлива приведет к недопустимому увеличению веса аппарата. К аналогичному выводу пришли и конструкторы. Мало того, что увеличится вес аппарата, ещё потребуется время для разработки и отладки новых приборов. Создалось безвыходное положение!

Автоматическая лунная станция

И вот здесь космические баллистики блеснули творческой смекалкой. Методом «мозговой атаки» им удалось установить, что на номинальной траектории движения к Луне в пределах «пучка» траекторий, обусловленных наличием погрешностей, существует точка, в которой направление на центр Луны (вертикальное направление) совпадает с направлением скорости на участке торможения у Луны. Следовательно, если в реальном полёте найти положение этой точки и «запомнить» относительно абсолютного пространства направление из этой точки на центр Луны, то независимо от того, как будет дальше двигаться объект, включение тормозного двигателя, выставленного по «запомненному» направлению, обеспечит вертикальную посадку. Но самое главное, что за счет использования приборов, которые имелись на борту аппарата, баллистики нашли способ отыскания такой точки без увеличения веса объекта. Весь этот процесс подготовки торможения у Луны получил название «момент фиксации лунной вертикали».

Космические баллистики спасли лунный космический аппарат Е-6, который впоследствии с успехом выполнил все поставленные перед ним задачи, и обеспечил приоритет нашей страны в совершении мягкой посадки на Луну автоматической лунной станции.

Второе обстоятельство связано с работой космических баллистиков по оперативному обеспечению управления полётом при реализации пусков второго поколения лунных космических аппаратов. Впервые, в практике запусков космических аппаратов, которые обслуживались одновременно несколькими центрами управления (один головной, а остальные дублирующие), разработчики «инструментария» для обеспечения оперативного управления полётом столкнулись со столь сложным объектом, как по составу и объёму информации, которую требовалось оперативно передавать на борт космического аппарата, так и по сложности математического моделирования работы систем этого объекта. Поэтому в головном центре было принято решение, в отличие от уже сложившегося традиционного подхода, разрабатывать этот «инструментарий» в каждом центре независимо. А сравнение вести лишь по конечным результатам. Так удалось создать надёжный моделирующий комплекс (наш «инструментарий»), который давал возможность провести надёжное баллистическое обеспечение управления тремя центрами при головной роли центра НИИ-4. В частности, все центры успешно справились со своими задачами при отработке первых пяти пусков Е-6 («Луна-4» — «Луна-8») и блестяще завершили работы по обеспечению запуска космического аппарата, стартовавшего к Луне 31 января 1966 года и осуществившего мягкую посадку на Луну 3 февраля 1966 года. Аппарат получил индекс «Луна-9». Он полностью выполнил всю намеченную программу исследований и завершил своё существование примерно через 47 часов. Некоторых из нас награждали, дарили подарки. Получал подарки и я.

Награждение руководством Министерства обороны

Вручение подарков от администрации г. Юбилейный

Уникальность же разработанного «инструментария» для баллистического обеспечения пусков объекта Е-6 состоит в том, что он явился методической основой для баллистического обеспечения целой серии лунных космических аппаратов второго и третьего поколений (от «Луны-10» — пуск 31 марта 1966 года до «Луны-24» — пуск 9 августа 1976 года), который решал многие проблемы, касающиеся подготовки советской лунной экспедиции в составе двух космонавтов. Отрабатывались способы маневрирования на орбите искусственного спутника Луны, исследовались возможные зоны высадки экспедиции. Кроме того, достаточно подробно были исследованы состав грунта Луны, магнитное и гравитационное поля Луны, условия связи, наличие космических лучей, потоков заряженных частиц от Солнца. Дважды с помощью объекта Е-6 на Луну были доставлены автоматические самоходные аппараты «Луноход 1» в 1970 году космическим аппаратом «Луна 17» и в 1973 году — «Луноход 2» космическим аппаратом «Луна 21».

Итак, проведенные исследования трассы Земля — Луна и Луна — Земля, окололунного космического пространства и поверхности Луны показали принципиальную возможность осуществления запланированной экспедиции на Луну. Задачу высадки экспедиции на Луну предполагалось решать в два этапа.

На первом этапе следовало провести более глубокие исследования космического пространства на трассах перелета Земля — Луна и Луна — Земля и одновременно отработать один из наиболее ответственных участков полета — участок спуска космического корабля на Землю со второй космической скоростью. Для этой цели нужно было разработать обитаемый корабль, на котором космонавты смогут облететь Луну и, возвратившись к Земле, совершить посадку. Реализацию такого варианта полета можно было осуществить, используя в качестве ракеты — носителя уже существующую и достаточно отработанную ракету — носитель «Протон». Пилотируемый корабль для решения задачи первого этапа получил индекс Л-1.

Для высадки на Луну экспедиции создавался специальный лунный космический комплекс, состоящий из носителя Н-1 и космического комплекса Л-3. В состав Л-3 входили орбитальный корабль и лунная кабина. Предполагалось на втором этапе, после завершения отработки новой ракеты — носителя Н-1, используя полученный опыт пусков Л-1 осуществить отработку космического комплекса в беспилотном варианте. Доставить комплекс на селеноцентрическую орбиту отделить от орбитального корабля лунную кабину, произвести её посадку на Луну, затем осуществить взлет с Луны, стыковку лунной кабины с орбитальным кораблем и отлет космического комплекса к Земле. Отработка этих операций должна проводиться в автоматическом режиме, а после её завершения — будет выполняться программа полета на Луну космического комплекса Л-3 с двумя космонавтами на борту, один из которых должен остаться на орбите искусственного спутника Луны в орбитальном корабле, а другой в лунной кабине — совершить посадку на Луну и по завершении программы пребывания на Луне произведет взлет с Луны и стыковку с орбитальным кораблем для возвращения на Землю.