Автоматическая станция доставившая грунт с луны
Многочисленные экспедиции космических роботов Машиностроительного завода им. С.А. Лавочкина (теперь — НПО Лавочкина, входит в Госкорпорацию «Роскосмос») к Луне являются лучшими примерами рекогносцировочных миссий, обеспечивающих приобретение и накопление фундаментальных знаний о нашем спутнике. Направляемые к Луне аппараты были первопроходцами, пытающимися решать конкретные задачи: уверенно совершать межпланетный перелет с выходом в заданную область, производить мягкую посадку на внеземную поверхность, становиться искусственным спутником другого небесного тела.
Так, 50 лет назад, 24 сентября 1970 года, возвращаемый аппарат автоматической межпланетной станции «Луна-16» впервые в автоматическом режиме доставил на Землю образцы лунного грунта. При подлете возвратной ракеты к Земле по радиокоманде, выданной 24 сентября в 4 часа 50 минут, произошло отделение от нее возвращаемого аппарата. В 8 часов 10 минут он вошел в плотные слои атмосферы Земли со скоростью 10 950 м/с. Максимальные перегрузки, действующие на аппарат в процессе аэродинамического торможения, достигали 315 единиц. Температура пограничного слоя при этом превышала 10 000 градусов Цельсия.
В процессе нарастания перегрузок произошло включение программно-временного механизма и командных датчиков перегрузок и давления. Датчик перегрузок выдал сигнал на отстрел крышки парашютного отсека после прохождения максимальных температур и перегрузок. Тормозной парашют раскрылся при скорости снижения 250 м/с на высоте 14,5 км. Далее по сигналу барометрического датчика на высоте около 11 километров произошло отделение тормозного парашюта, и открылся основной парашют. Одновременно с этим включились пеленгационные радиопередатчики.
В 8 часов 14 минут самолетами и вертолетами поискового комплекса, которые сосредоточились в ожидаемом районе приземления возвращаемого аппарата, были приняты его радиосигналы, а затем спуск на парашюте уже визуально наблюдался с вертолета, который сопровождал его до поверхности Земли. В 8 часов 26 минут возвращаемый аппарат совершил посадку на Землю в восьмидесяти километрах юго-восточнее города Джезказган. Предварительный осмотр показал, что аппарат успешно выдержал условия полета.
Возвращаемый аппарат с образцами лунной породы доставили на Машиностроительный завод им. С.А.Лавочкина, где из него был извлечен контейнер с грунтом. Контейнер передали затем в Институт геохимии и аналитической химии АН СССР им. В.И. Вернадского (ГЕОХИ РАН), в специальную лабораторию, где его поместили в приемную камеру. Перед помещением в камеру были произведены дозиметрические измерения, и вслед за этим весь контейнер тщательно стерилизован. Приемная камера была оборудована устройством для вскрытия контейнера с веществом, предварительного изучения содержимого и дальнейшей его расфасовки. Все эти операции производились в контролируемой газовой среде с соблюдением условий необходимой стерильности.
После закрепления контейнера в камере с помощью безмасляных средств откачки был создан высокий вакуум. Затем камера была наполнена инертным газом (гелием) высокой чистоты до атмосферного давления. Это исключало взаимодействие лунного вещества с активными компонентами земной атмосферы — кислородом, водой и продуктами стерилизации, предварительно удаленными при вакуумировании, которые могли необратимо изменить свойства лунного вещества. Вскрытие контейнера и извлечение из него бура проводились оператором, находящимся с внешней стороны приемной камеры. Оператор при этом пользовался стерильным инструментом, заранее помещенным в камеру. Изъятый из контейнера бур оказался покрытым тонким слоем лунной пыли. Извлеченное из него вещество было помещено на просмотровый лоток с сохранением распределения лунного вещества во взятой пробе по глубине. Вслед за этим лунное вещество было осмотрено и сфотографировано через иллюминаторы камеры, изготовленные из оптического стекла. Фотографирование производилось многократно, под различными углами, при разной освещенности и увеличении.
До получения результатов токсикологического и биологического анализов лунное вещество было подвергнуто карантину в приемной камере. В дальнейшем проводилось изучение его радиационных, химических, физико-механических, теплофизических и других свойств. Для детального изучения лунное вещество, расфасованное в специальные контейнеры, передавалось также и в другие, в том числе зарубежные, специализированные институты и лаборатории.
После вскрытия контейнера в Институте геохимии и аналитической химии АН СССР им. В.И. Вернадского (ГЕОХИ РАН) выяснилось, что лунный грунт, представляющий собой образец зрелого морского реголита, — сыпучий разнозернистый темно-серый (черноватый) порошок. В нем содержалось около 20 % фрагментов первичных пород среди обломков, крупностью более 0,5 мм. Другой тип частиц, являющийся продуктом переработки лунного мелкодисперсного вещества, т.н. брекчии, содержание которых в реголите растет с увеличением экспозиционного возраста, составил около 40%.
Порошок легко формуется и слипается в отдельные рыхлые комки. Эта особенность существенно отличает реголит от земной бесструктурной пыли; по этому свойству он напоминает влажный песок или комковатую структуру земных почв. При этом зернистость реголита увеличивается с глубиной. По химическому составу вещество лунного грунта представляет размельченную горную породу базальтового типа. Дозиметрические исследования не обнаружили значительного превышения интенсивности гамма-излучения лунного вещества над интенсивностью гамма-излучения земных пород с малым содержанием естественных радиоактивных элементов.
Главным результатом полета «Луны-16» стала доставка образцов лунного грунта на Землю. Была достигнута возможность непосредственного изучения в земных лабораториях, с применением мирового уровня достижений в области научно-технических средств, исследовательских методик и технологий, состава вещества первого из других, ближайшего к Земле, небесных тел — сделан весьма важный шаг для познания происхождения и эволюции Солнечной системы. Общая масса грунта, доставленного «Луной-16», составила 101 грамм.
Наши автоматические станции после этого еще дважды доставляли образцы лунного грунта на Землю: АМС «Луна-20» (февраль 1972 г.) и АМС «Луна-24» (август 1976 г.) из различных районов Луны и с разной глубины бурения («Луна-24» глубина до 2 метров).
К памятной дате НПО Лавочкина экспонирует в Мемориальном музее космонавтики подлинник гермоконтейнера возвращаемого аппарата станции «Луна-16», в котором с Луны на Землю 24 сентября 1970 года впервые в мире в автоматическом режиме были доставлены лунные породы.
Источник
Как впервые был доставлен грунт из Луны (1970г. СССР)
Небольшой шар, стремительно прорезая толщу атмосферы, приближался к Земле. Вот раскрылся купол парашюта — быстрый бег перешел в плавное снижение. Наконец родная Земля — шар с драгоценным лунным грунтом благополучно приземлился в 80 километрах юго-восточнее города Джезказган Казахской ССР. Так 24 сентября 1970 года завершился замечательный полет советской автоматической станции «Луна-16».
А начался этот исторический полет 12 сентября 1970 года: запущенный в 16 часов 26 минут по московскому времени автоматический исследователь через 70 минут стартовал к Луне с орбиты искусственного спутника Земли. Последняя ступень ракеты-носителя настолько точно вывела станцию на трассу полета к Луне, что потребовалась всего одна коррекция(исправление)траектории вместо двух запланированных. Коррекция траектории позволила «Луне-16» выйти в расчетную точку окололунного пространства, где был включен бортовой двигатель станции и ее движение затормозилось; благодаря тормозному импульсу под действием лунного притяжения станция перешла на круговую орбиту вокруг Луны высотой 110 километров. Последующие двое суток станция маневрировала в окололунном пространстве, чтобы перейти на предпосадочную орбиту. «Луна 16» успешно выполнила маневры и перешла на эллиптическую орбиту вокруг Луны, двигаясь по этой орбите, она удалялась от поверхности Луны на максимальное расстояние 106 километров, а затем приближалась к ней на минимальное расстояние 15 километров. Именно с этой орбиты станция «Луна-16» сошла в расчетной точке (для этого снова включался бортовой двигатель) и начала снижаться, чтобы совершить посадку на лунной поверхности.
Макет Луна 16 в музее
Станция мягко прилунилась в 8 часов 18 минут по московскому времени 20 сентября 1970 года в районе Моря Изобилия.
После посадки станция приступила к выполнению программы научных исследований. По команде с Земли был приведен в действие автоматический грунтозаборник. Это уникальный механизм, который путем сложных манипуляций привел электрический бур в контакт с поверхностным слоем, обеспечил бурение грунта до глубины 35 сантиметров, взятие грунта и помещение его в контейнер возвращаемого аппарата.
А затем наступил один из самых ответственных этапов — лунный грунт нужно было доставить на Землю. 21 сентября в 10 часов 43 минуты по команде с Земли был включен двигатель ракеты «Луна — Земля», и космическая ракета с возвращаемым аппаратом стартовала с Луны. Впервые в истории космонавтики автомат стартовал с другого небесного тела Солнечной системы, чтобы вернуться на Землю.
Двигатель космической ракеты был выключен, когда скорость достигла 2708 м/сек, после чего ракета с возвращаемым аппаратом перешла на баллистическую траекторию полета к Земле. На баллистическую — это означает, что после выключения двигателя ракета двигалась только под действием сначала силы притяжения Луны, а затем уже Земли. И нужна была величайшая точность выведения на траекторию, которую не требовалось бы исправлять и, двигаясь по которой, ракета встретилась бы с Землей. И не просто встретилась, а вошла в атмосферу над определенной точкой земного шара, чтобы потом совершить посадку в заданном районе Советского Союза. Ракета блестяще справилась со своими задачами, и лунный грунт был благополучно доставлен на Землю.
Источник
Китайский аппарат «Чанъэ-5» доставил лунный грунт на Землю
Китайский аппарат «Чанъэ-5» доставил лунный грунт на Землю, аппарат произвел посадку в районе хошуна Сыцзыван в автономном районе Внутренняя Монголия. 300-килограммовая капсула приземлилась 16 декабря, доставив с естественного спутника Земли около 2-х килограммов грунта. После транспортировки в безопасное место капсула будет вскрыта.
Завершившуюся лунную миссию оценил председатель КНР Си Цзиньпин, назвав ее огромным достижением. Он подчеркнул, что Пекин впервые выполнил задачу по доставке образцов с Луны.
— приводят китайские СМИ слова председателя КНР.
Китай запустил возвращаемый аппарат «Чанъэ-5» утром 24 ноября. Тяжелая ракета-носитель «Чанчжэн-5» (Великий поход — 5) стартовала с космодрома «Вэньчан» на острове Хайнань. 1 декабря аппарат сел на поверхность Луны, где в течение двух суток собирал образцы лунного грунта. Взлетный модуль с лунным грунтом, взлетевший с поверхности Луны 3 декабря, 6 декабря состыковался со служебным модулем, находящимся на орбите. После стыковки была проведена автоматическая перегрузка капсулы с лунным грунтом в возвращаемый модуль и взлетная часть аппарата «Чанъэ-5» вместе со стыковочным адаптером отделилась от служебного модуля. 12 декабря служебный модуль с капсулой стартовал к Земле и на расстоянии 5 тысяч километров от планеты сбросил капсулу, которая благополучно приземлилась на территории Китая.
Источник
Как 50 лет назад СССР доставил на Землю лунный грунт?
Советское техническое чудо, которое ещё никто не повторил
С удивлением и гордостью можно вспомнить, что ровно полвека назад советская автоматическая станция взяла пробу лунного грунта и доставила её на Землю. В последующие годы СССР успешно воспроизвёл эту операцию ещё два раза, но до сих пор ни одна страна этого не повторила.
Лишь в декабре 2020 г. Китай планирует запустить космический аппарат для доставки образцов лунного грунта на Землю, что должно стать огромным достижением для одной из самых развитых стран современного мира.
С 1959 г. СССР уверенно лидировал в исследовании Луны космическими аппаратами. Список рекордов впечатляет:
- 1959 г. — первый пролёт вблизи Луны, первая жёсткая посадка на Луну, первая съёмка обратной стороны Луны;
- 1966 г. — первая мягкая посадка на Луну, первый искусственный спутник Луны.
Следующими этапами исследования Луны должны были стать доставка на Землю лунного грунта и работа автоматических самоходных лабораторий — «луноходов».
На январь 1969 г. был запланирован первый в мире облёт Луны космонавтами (космические корабли «Союз 7К-Л1» проходили беспилотные испытания в 1967—1968 гг.). Полёт космонавтов был отменён после того, как США месяцем ранее сообщили о том, что их пилотируемый корабль облетел Луну. 
Компьютерная модель корабля 7К-Л1
Фото: Ebs08, ru.wikipedia.org
В 1969 г. СССР разработал автоматическую межпланетную станцию (АМС) для доставки на Землю образцов лунного грунта. На июль того же года американцы анонсировали высадку людей на Луну со сбором и доставкой на Землю десятков килограммов грунта.
Советский Союз стремился опередить США. Первая попытка была сделана за месяц до этого и закончилась неудачей — разгонный блок (космическая ступень) ракеты-носителя не смог вывести аппарат на нужную траекторию. Вторая попытка — запуск АМС «Луна-15» — состоялась за три дня до старта американского «Аполлона-11», но задание также не было выполнено: аппарат разбился о поверхность Луны по неизвестной причине (предположительно, столкнулся с горой).
Следующая попытка была предпринята более чем через год: 12 сентября 1970 г. была запущена «Луна-16». Через восемь дней станция успешно села в лунном море Изобилия, произвела забор грунта и на следующий день отправила его на Землю. 24 сентября возвращаемый аппарат со 101 граммом лунного грунта опустился на парашюте в казахской степи.
После этого было выполнено ещё четыре запуска аналогичных аппаратов. Два из них также стали успешными. 
Фото: Валерий Кузнецов
Как это было сделано? АМС типа «Луна-16» были похожи на детскую пирамидку из трёх частей: посадочная ступень, ракета «Луна — Земля» и возвращаемый аппарат (маленький шарик на вершине «пирамидки»).
- Первые две части имели свои двигательные установки, предназначенные, соответственно, для посадки на Луну и для отлёта к Земле.
- Возвращаемый аппарат имел три отсека, в которых располагались радиопередатчики с антеннами (для обнаружения аппарата на Земле после возвращения), аккумуляторы, тормозной и основной парашюты, контейнер для размещения образца лунного грунта.
На посадочной ступени также имелось специальное грунтозаборное устройство с маленьким буровым станком, установленным на конце поворотной штанги. 
Конструкция АМС «Луна-16» и стадии операций на поверхности Луны
Фото: space.stackexchange.com
АМС «Луна-16» была запущена тяжёлой ракетой-носителем «Протон-К» с разгонным блоком, двигатель которого включился уже в космосе и вывел аппарат на траекторию полёта к Луне.
Через пять дней станция вышла на окололунную орбиту, а ещё через три дня, 20 сентября, совершала мягкую посадку на дне самого глубокого лунного моря (средняя глубина «моря» — 4 км).
В тот же день было выполнено бурение лунного грунта на глубину 35 см и забор столбика грунта диаметром 2 см. 
Бурение лунного грунта
Фото: itgsol.ucoz.com
АМС «Луна-24» имела другое грунтозаборное устройство. Оно позволяло получить столбик породы высотой более 1,5 метров. Оригинальная конструкция устройства обеспечивала упаковку столбика в мягкую трубку, которая аккуратно наматывалась на специальную катушку для размещения в маленьком пространстве возвращаемого на Землю шарика.
На следующий день взлётная ступень станции (или ракета «Луна — Земля») с бесценным грузом стартовала в обратный путь. 
Старт взлётной ступени с Луны Взято из интернета
Фото: blitznews.ru
Место посадки и момент старта с Луны были рассчитаны так, чтобы вертикально стартующая ракета попала в нужную точку земного шара без коррекции траектории (для которой уже не оставалось топлива).
Примерно через 3 суток, 24 сентября, возвращаемый аппарат (шарик диаметром 50 см) отделился от взлётной ступени и спустя несколько часов ворвался в атмосферу Земли на скорости около 11 км в секунду (перегрузки при этом превысили 315 g!).
В плотных слоях атмосферы последовательно сработали тормозной и основной парашют, вышли антенны, заработал радиопередатчик. Поисковая группа уже находилась в районе посадки в 80 км от города Джезказгана и наблюдала посадку «шарика» с вертолёта. 
Возвращаемый аппарат после приземления
Фото: itgsol.ucoz.com
Таким образом, ровно полвека назад СССР совершил грандиозное научно-техническое достижение и до сих пор остаётся единственной страной, автоматические аппараты которой доставили на Землю образцы лунного грунта.
Источник