Лунная одиссея отечественной космонавтики. От «Мечты» к луноходам

Учитывая весь комплекс работ по межпланетной и "прикладной" тематике, М3 имени С.А. Лавочкина мог производить один луноход в два года. Поэтому очередной луноход 8ЕЛ №205 был изготовлен в 1975 г. Аппарат стал ещё одним шагом вперёд по сравнению со своими предшественниками. Телевизионная система лунохода стала стереоскопической: разработчики умудрились обеспечить одновременную передачу с двух телекамер сразу. Телевизионная стереопара стояла в поворотном гермоблоке, который значительно расширял возможности обзора. Гермоблок размещался на выносной штанге, как и третья камера на «Луноходе-2». От других телекамер, жёстко закреплённых на луноходе конструкторы вообще отказались. Теперь для обзора местности луноход мог не разворачиваться всем корпусом.

Аппарат 8ЕЛ №205 прошёл весь цикл наземных испытаний и был подготовлен к экспедиции на Луну. Но так и остался на Земле. Причин тому было несколько. Прежде всего изменилось отношение к лунной тематике руководства завода. Генеральный директор С.С. Крюков активно отстаивал программу доставки на Землю марсианского грунта. Все силы ОКБ были брошены на решение этой задачи. В лунной тематике на модифицированных станциях для доставки лунного грунта Е8-5М уже отрабатывались некоторые элементы марсианской "грунтовой" программы. Однако лишь «Луне-24» удалось провести штатный полёт Е8-5М. По словам О.Г. Ивановского, следующим запуском должен был стать «Луноход-3». Его запуск планировали в 1977 г. Но к этому времени PH 8К82К активно использовалась для вывода на стационарную орбиту советских спутников связи. Лишнего носителя для пуска не нашлось. Луноход 8ЕЛ №205 вместо Луны попал в музей НПО имени С.А. Лавочкина. Там он находится и по сей день.

Только год спустя, 9 августа 1976 г. в 18 ч 4 мин 12 с с космодрома Байконур за грунтом отправился новый «бурильщик-грузовик» - «Луна-24» (Е8-5М №413). По конструкции это был полный аналог «Луны-23» [22, 52].

Рис. 100. «Луноход-3»

Для вывода станции в заданную точку окололунного пространства 11 августа на трассе перелёта была проведена коррекция траектории. При подлёте к Луне 14 августа после торможения ЛКА перешёл на круговую селеноцентрическую орбиту. Для формирования условий схода с орбиты 16 и 17 августа проводились коррекции траектории движения, в результате чего станция стала совершать полёт по эллиптической орбите с максимальной высотой над поверхностью Луны 120 км и минимальной - 12 км.

После включения тормозного двигателя 18 августа в 9 ч 36 мин «Луна-24» совершила мягкую посадку в юго-восточном районе Моря Кризисов в точке с координатами 12° 45' с.ш. и 62° 12' в.д., на расстоянии 2,3 км от не выполнившей свою миссию «Луны-23».

Рис. 101. «Луна-24»

Через 15 мин после проверки состояния бортовых систем, определения положения посадочной ступени на лунной поверхности по команде с Земли было включено грунтозаборное устройство.

ГЗУ было предназначено для бурения поверхности Луны до глубины 2,5-3 м, забора керна по всей глубине бурения в специальный грунтонос, перегрузки грунтоноса с забранным грунтом в возвращаемый аппарат (ВА) для дальнейшей доставки его на Землю. Полная масса с блоком управления составляла 54 кг, а масса забираемого грунта - 130-250 г. Время полного цикла работы (по штатной циклограмме) было рассчитано на 70-110 мин.

ГЗУ состояло из следующих основных частей:

1. Ферма, на которой располагались составные части ГЗУ. Одновременно элементы фермы являлись направляющими для осевого движения буровой головки с буровым инструментом. Ферма специальными кронштейнами крепилась к ЛКА. Верхняя часть фермы после завершения бурения и перегрузки грунта в ВА отклонялась (отбрасывалась) от ЛКА для обеспечения старта возвратной ракеты.

2. Буровая головка (БГ), которая сообщала вращение и, при достижении определённого осевого усилия, ударные импульсы буровому инструменту.

3. Буровой инструмент (БИ) с грунтоносом обеспечивал внедрение в грунт, вынос шлама из скважины, забор керна.

4. Механизм подачи, который обеспечивал осевое усилие на БИ и прижатие его к поверхности в процессе бурения.

5. Механизм перегрузки обеспечивал намотку на свой барабан контейнера грунтоноса с забранным грунтом с синхронным его перемещением в ВА.

6. Блок управления работой ГЗУ обеспечивал управление процессом забора и перегрузки грунта как в автоматическом (программном) режиме, так и по радиокомандам с Земли.

В ходе бурения грунт поступает во внутреннюю полость штанги, где расположены гибкая трубка - грунтонос и механизм, который подхватывает грунт и удерживает его в виде столбика на протяжении всего процесса. По окончании грунтонос с веществом извлекается из внутренней полости штанги и наматывается на барабан, размещённый в специальном контейнере. Затем этот контейнер помещается в герметизируемую капсулу ВА возвратной ракеты.

При заборе грунта до глубины 120 см использовался режим вращательного бурения, а далее происходила смена способов пенетрации - с вращательного на ударно-вращательный. Общая глубина бурения составила 225 см. В связи с тем, что оно производилось с наклоном, общее заглубление составило около 2 м.

Возвратная ракета с образцами грунта стартовала к Земле 19 августа в 8 ч 25 мин. Продолжительность обратного перелёта составила 84 ч. 22 августа она приблизилась к Земле со второй космической скоростью. В расчётное время, за 8 часов до входа в атмосферу Земли, произошло отделение ВА от возвратной ракеты. На высоте 15 км была введена в действие парашютная система, и ВА совершил посадку в 200 км юго-восточнее Сургута (Тюменская область).

Рис. 102. Старт с Луны

Новые образцы грунта массой 170,1 г были переданы в ГЕОХИ им. В.И. Вернадского. Небольшую порцию привезённого грунта учёные вручили в декабре 1976 г. коллегам из НАСА.

Образцы грунта удивили учёных: они обнаружили характеристики, неожиданные и важные для понимания геологии Моря Кризисов на тот момент времени. Самое главное: содержание титана и возраст грунта (или количество времени, в течение которого образцы подвергались воздействию космической среды) были иными, нежели ожидалось. Но как это могло быть?

На основании анализа геологических условий в районе, где производилось бурение, причину несоответствия теперь можно понять. С учётом точного местоположения посадки «Луны-24», снимки с американского зонда LRO показывают, что были взяты образцы выброса из соседнего 64-метрового кратера.

Рис. 103. Место посадки «Луны-24» (фото, снятое камерами американского спутника LRO и опубликованное 15 марта 2010 г.)

Он образовался ниже уровня поверхности, привнеся материал из глубоких потоков лавы, которые не были ранее подвержены воздействию космической среды. Таким образом, образцы грунта с «Луны-24» содержат не околоповерхностные материалы Моря Кризисов, наблюдаемые с помощью методов дистанционного зондирования, а материал из недр, который подвергся воздействию космической среды лишь относительно короткое время. Удивительные геологические условия, надо сказать!

«Луна-24» завершила список непилотируемых космических аппаратов, направленных к Луне с территории СССР.

Основные данные выполнения Программы «Е» в 1969-1976 гг. представлены в табл. 5.

Таблица 5

Основные данные выполнения Программы «Е» в 1969-1976 гг.