Путешествия к Луне

Над этим эпизодом можно посмеяться, а можно и задуматься: неожиданно быстро обратную сторону Луны удалось сфотографировать, результат был получен, и он был бы еще лучше, если бы сотрудничество было не тайным, а открытым. Но в ту эпоху об этом не могло быть речи: мы опережали американцев и желали закреплять свой приоритет. В 1958–1960 гг. предпринимались попытки попасть аппаратом в Луну; с нашими весьма увесистыми АМС «Луна» соревновались маленькие американские «Пионеры» (табл. 3 Приложений). В 1959 г. «Луна-2» достигла цели, а все американские запуски оказались неудачными.

Чтобы попасть в Луну, потребовалось решить множество технических задач. На трассе перелета необходимо было проводить коррекции траектории, а для этого нужно было знать положение аппарата и его ориентацию в пространстве. Удалившийся от Земли аппарат переставал быть заметным для оптического телескопа и радиолокатора. Определять его положение в пространстве помогла идея московского астрофизика И. С. Шкловского (ГАИШ МГУ), предложившего по пути к Луне превращать зонд в «искусственную комету». Для этого на борту последней ступени ракеты — носителя, вместе с которой двигался зонд, имелось устройство, испаряющее 1 кг натрия в течение 5–7 с. Под действием солнечного ультрафиолета расширяющееся натриевое облако ярко излучало в желтой резонансной линии, позволяя измерять положение зонда с помощью наземных телескопов. Впервые эту идею реализовали при запуске «Луны-1»: на расстоянии 113 ООО км от Земли яркость искусственной кометы составила 6^m. При полете «Луны-2» искусственная комета была образована на расстоянии около 150 ООО км; с Земли ее видели как объект 4–5^m в течение 5–6 минут.

Рис. 1.10. «Луна-2» (СССР, 1959) — первый искусственный объект, достигший поверхности Луны. Масса зонда составляла 390 кг.

Решение следующей задачи чуть было не закончилось ядерными взрывами на Луне. Поскольку наши первые аппараты жестко врезались в лунную поверхность и мгновенно разрушались, требовалось доказать, что они действительно достигали поверхности Луны, а не просто переставали функционировать. В 1957 г. академик Я. Б. Зельдович предложил осуществить на поверхности Луны взрыв атомной бомбы, доставленной туда ракетой. Ожидалось, что атомный взрыв будет сопровождаться такой световой вспышкой, что ее легко зафиксируют все обсерватории, которые будут иметь возможность в этот момент наблюдать Луну. Это и станет доказательством попадания ракеты в Луну. Несмотря на настороженное отношение к этому проекту со стороны С. П. Королева и М. В. Келдыша, в ОКБ-1 был изготовлен макет лунного контейнера с макетным атомным зарядом. Конструктивно макет напоминал морскую мину, так как для того, чтобы гарантировать взрыв при любой ориентации Контейнера в момент удара о поверхность, он весь был утыкан свинцовыми штырями с гальваническими элементами взрывателей. Однако перед окончательным утверждением проекта Я. Б. Зельдович провел дополнительные расчеты длительности и яркости вспышки от ядерного взрыва на лунной поверхности. Получалось, что из‑за отсутствия атмосферы она окажется настолько кратковременной, что нет никакой гарантии ее регистрации наземными телескопами. От опасной идеи отказались.

Рис. 1.11. Так выглядели «Пионер-3» и «Пионер-4». Первый не вышел на орбиту, а второй пролетел далеко от Луны и стал спутником Солнца. Американцы шутили: «Пионер-4» — это первый американский позолоченный астероид весом 6 кг. Фиберглассовая поверхность аппарата позолочена для лучшей электропроводимости и расчерчена черными полосами для поглощения солнечного света и излучения избытка тепла.

 Рис. 1.12. Подготовка «Пионера-3», запущенного 6.ΧΙΙ.1958 в сторону Луны четырехступенчатой ракетой «Джуно II» (на основе баллистической ракеты «Юпитер») с мыса Канаверал во Флориде.

В американской лунной программе успех выпал на долю аппаратов серии «Рейнджер». Правда, поначалу их пытались сделать слишком сложными. Все эти аппараты предназначались для жесткого попадания в поверхность Луны и были снабжены телекамерами, транслирующими на Землю изображения поверхности вплоть до момента удара. Но редко отмечается тот факт, что «Рейнджер-3-5» имели также отделяемую капсулу для доставки на поверхность сейсмометра. Эта капсула имела собственный тормозной двигатель, а сейсмометр для амортизации удара был заключен в толстостенный шар из бальзового дерева (!). При ударе капсулы о поверхность Луны со скоростью 150 м/с аппаратура испытывала ускорение 3000 g, но не должна была пострадать. Предполагалось, что сейсмометр будет передавать на Землю данные в течение 30 суток. Любопытная деталь: чтобы не занести на Луну земные формы жизни, капсулу перед стартом стерилизовали. К сожалению, ни один их этих аппаратов не попал на Луну и даже не передал изображений ее поверхности. Следующие «Рейнджеры» несли только телевизионную аппаратуру и работали вполне успешно.

Рис. 1.13. Зонды «Рейнджер-3…5» должны были не только передавать изображения лунной поверхности, но и доставить на нее сейсмометры, заключенные для амортизации удара в шарообразный деревянный контейнер.

Настоящая лунная гонка развернулась в 1966–1968 гг. Советские И американские инженеры шли, что называется, ноздря в ноздрю: Мягкая посадка на поверхность Луны, искусственный спутник Луны, Облет Луны с возвращением на Землю. По каждому из этих достижений американцы отставали от нас на несколько месяцев, но при этом их технические и научные результаты были намного весомее. В конце 1968 г. состоялась первая пилотируемая экспедиция к Луне: «Аполлон-8» совершил 10 оборотов вокруг Луны и вернулся на Землю. В этот момент американцы стали лидерами в глазах общественного мнения и уже не уступали эту позицию.

В конце книги вы найдете таблицы с подробными сведениями о полетах к Луне, в большинстве глав также рассказано об эпизодах некоторых экспедиций, поэтому здесь я лишь дополню информацию отдельными любопытными деталями.

Первое замечание касается научной фантастики. В связи с путешествиями к Луне нельзя не вспомнить поразительный пример, демонстрирующий отличие научной фантастики от ненаучной — фэнтези. Речь идет о знаменитых произведениях Жюля Верна (1828–1905) «С Земли на Луну прямым путем за 97 часов 20 минут» (1865 г.) и «Вокруг Луны» (1870 г.). За 100 лет до первого полета астронавтов к Луне на корабле «Аполлон-8» автор этих увлекательных книг предугадал поразительно много деталей. Правда, запущены были космические корабли разными методами: у Ж. Верна — из пушки, а в жизни — ракетой, но в полете для коррекции траектории и торможения герои Жюля Верна использовали именно ракетные двигатели. Оба космических корабля, фантастический и реальный, стартовали с Земли вертикально вверх, хотя еще в первой половине XX в. инженеры и ученые сомневались в практичности такого старта. А вот вам и совпадения: оба запуска произошли с полуострова Флорида (с местом старта писатель «ошибся» примерно на 170 км); полет произошел в декабре, с экипажем из трех человек; оба космических аппарата были в основном сделаны из алюминия (редкого и дорогого металла во времена Ж. Верна), причем имели почти одинаковый размер и близкий вес (у «Аполлона» — без ракетного топлива). При возвращении на Землю оба аппарата приводнились в Тихом океане!

Мистика? А вы перечитайте Ж. Верна. Во — первых, обнаружите еще множество других удивительных совпадений, и не только технических. А во — вторых, узнаете много интересного о Луне, о телескопах, об артиллерийских орудиях, о перегрузках и невесомости, о национальных особенностях французов и американцев, а главное — сможете оценить глубину проработки автором этих тем. При внимательном прочтении видно, что Жюль Верн не просто угадал будущее, а сделал весьма точный научно — технический прогноз, опираясь на хорошо разработанную к тому времени небесную механику и прочие достижения естественных наук. Кстати, кажется, никто до сих пор не отметил, что Ж. Верн первым предложил изучать Землю из космоса: его герои на пути к Луне пытались наблюдать Северный и Южный полюсы, чтобы узнать, что там находится; ведь в XIX в. люди еще не бывали на полюсах. По глубине научной проработки своих литературных произведений с Ж. Верном мог сравниться только Артур Кларк, предложивший геостационарные спутники и самостоятельно пришедший к идее космического лифта. Это и есть научная фантастика.