«Луноход-1» был запущен 50 лет назад. Как он был устроен и для чего нужен?
10 ноября 1970 года советские астрономы успешно запустили в космос первый в мире планетоход с дистанционным управлением. Им стал «Луноход-1», который достиг поверхности Луны 17 ноября 1970 года и проработал на ней вплоть до 14 сентября 1971 года. За это время он проехал 10 540 метров и изучил особенности лунного грунта, а также другие свойства космического объекта. С этого момента прошло ровно 50 лет и это отличный повод, чтобы рассказать обо всех ключевых моментах миссии. Ведь запуск первого планетохода — это не просто взять и отправить его в сторону Луны. Все происходило гораздо сложнее. Стоит начать с того, что для отправки аппарата использовалась межпланетная станция «Луна-17», которая вместе с луноходом до сих пор лежит на поверхности Луны.
Запуск «Лунохода-1»
Как и говорилось выше, для отправки «Лунохода-1» на Луну была использована межпланетная станция «Луна-17». Он был выведен на орбиту нашей планеты при помощи ракеты-носителя «Протон». Выведение космического аппарата на траекторию полета к Луне обеспечили первые три ступени носителя и разгонный блок. Запуск произошел 10 ноября 1970 года в 17 часов 44 минуты 01 секунду с расположенного в Казахстане космодрома Байконур.
Межпланетная станция «Луна-17»
Полет до Луны занял целую неделю. Межпланетная станция «Луна-17» управлялась с Земли и 12 и 14 ноября 1970 года астрономы слегка изменили траекторию его движения, чтобы в конечном итоге аппарат достиг заранее отмеченной точки на поверхности земного спутника. Станция подлетела к Луне 15 ноября и вышла на орбиту. Снижение аппарата начало происходить 16 ноября, а уже 17 ноября, в 6 часов 46 минут 50 секунд, станция «Луна-17» совершила успешную посадку. Местом посадки стало так называемое Море дождей (Mare Imbrium), расположенное в северо-западной части видимой с Земли стороны Луны.
Цветная фотография «Лунохода-1»
Искусственный спутник Луны — автоматическая станция, которая движется по орбите Луны для изучения его особенностей. Самым первым из них была «Луна-10», запущенная в 1966 году. О том, как работают спутники, можно почитать в этом материале.
После тщательного осмотра места посадки, в в 9 часов 28 минут того же дня «Луноход-1» съехал на лунный грунт. С этого момента первый в мире планетоход приступил к изучению поверхности Луны.
Конструкция «Лунохода-1»
В цели «Лунохода-1» входили изучение особенностей лунной поверхности, выяснение уровня радиоактивного и рентгеновского космического излучения, а также анализ химического состава лунного грунта. Аппарат весил 756 килограмм, оснащался восемью колесами и мог двигаться со двумя скоростями — 0,8 и 2,0 километров в час. Колеса с металлической сеткой позволяли ему проходить через выступы высотой 35 сантиметров и трещины шириной до 1 метра. На верхней части корпуса имелась солнечная батарея, которая заряжала аккумулятор.
Оборудование «Лунохода-1» состояло из шести частей:
- камер для снятия фотографий. Одна из них была рабочей, а вторая — запасной;
- спектрометра для измерения интенсивности электромагнитного излучения;
- рентгеновского телескопа для наблюдения удаленных объектов в рентгеновском спектре;
- одометра для измерения оборотов колеса. При помощи него астрономы вычислили, какое расстояние проехал луноход;
- детектора радиации для слежения за уровнем радиационной активности;
- лазерного рефлектора для измерения расстояния между Землей и Луной.
Также на корпусе аппарата имелись антенны для связи с Землей. Для управления «Луноходом-1» использовался специальный пульт. Пилотом аппарата был Вячеслав Довгань — кандидат военных наук и автор более 120 научных работ.
Вячеслав Довгань за пультом управления «Луноходом-1»
Успехи «Лунохода-1»
«Луноход-1» проработал на поверхности земного спутника 302 дня и преодолел 10 540 метров со средней скоростью 0,14 километров в час. Максимальная скорость, которую он смог набрать, составила 2 километра в час. Важно отметить, что большую часть времени он находился в неподвижном состоянии и занимался сбором научных данных. При помощи своего оборудования он сделал и передал на Землю более 20 000 изображений, 206 панорамных снимков и 25 рентгеновских анализов химического состава лунного грунта. Также он часто использовал пенетрометр — устройство, которое вводит инструмент в вязкую среду и оценивает его густоту. При помощи него исследователи получили информацию о физических свойствах поверхности Луны.
Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен. Там вы найдете материалы, которые не были опубликованы на сайте!
Успешный запуск «Лунохода-1» позволил СССР сделать рывок в космической гонке с США во второй половине XX века. О других советских достижениях в области космонавтики можно почитать в этом материале.
Источник
Луноход-1 — первый успешный лунный планетоход
Луноход-1 стал первым успешным планетоходом, предназначенным для исследования других миров. Он был доставлен на поверхность Луны 17 ноября 1970 года на борту посадочного модуля Луна-17. Управление им производилось операторами удаленного контроля в Советском Союзе, он преодолел более 10 километров (6 миль) за почти 10 месяцев своей работы. Для сравнения — аппарату Mars Opportunity потребовалось около шести лет для того, чтобы достичь таких же показателей.
Участники космической гонки
В 1960-х годах соединенные Штаты и Советский Союз были вовлечены в «космическую гонку», и каждая из сторон стремилась первой направить человека на Луну, что было способом демонстрации миру своих технологических возможностей. В результате каждой из сторон что-то удалось сделать первой — был запущен в космос первый человек (Советский Союз), были произведены первые запуски двух и трех человек в космос (Соединенные Штаты), осуществлена первая стыковка на орбите (Соединенные Штаты) и, наконец, высадка первого экипажа на Луну (Соединенные Штаты).
Советский Союз связывал свои надежды на отправку человека на Луну с ракетами «Зонд». Однако после серии неудачных испытательных запусков, включая взрыв на стартовой площадке в 1968 году с человеческими жертвами, Советский Союз вместо этого стал фокусировать свое внимание на других лунных программах. Среди них была и программа посадки в автоматическом режиме космического аппарата на поверхность Луны и удаленное управление планетоходом.
Вот перечень успехов лунной программы Советов: Луна-3 (с ее помощью впервые было получено изображение обратной стороны Луны), Луна-9 (этот аппарат в 1966 году впервые совершил мягкую посадку, то есть за три года до полета Апполона-11 и высадки астронавтов на Луну), а также Луна-16 (этот аппарат вернулся на Землю с образцами лунного грунта в 1970 году). А Луна-17 доставила на Луну дистанционно управлявшийся планетоход.
Посадка и спуск аппарата на поверхность Луны
Аппарат Луна-17 успешно стартовал 10 ноября 1970 года, и через пять дней оказался на орбите Луны. После мягкой посадки в районе Моря дождей, находившийся на борту Луноход-1 по аппарели спустился на лунную поверхность.
«Лунаход-1 является лунным планетоходом, по форме он напоминает бочонок с выпуклой крышкой, а передвигается он с помощью восьми независимых друг от друга колес, — было отмечено в кратком сообщении агентства NASA об этом полете. — Луноход оснащен конической антенной, точно направленной цилиндрической антенной, четырьмя телевизионными камерами, а также специальным устройством для воздействия на лунную поверхность в целях изучения плотности лунного грунта и проведения механических тестов».
Этот планетоход работал от солнечной батареи, а в ночное холодное время его функционирование обеспечивал обогреватель, работавший на радиоактивном изотопе полоний-210. В этот момент температура опускалась до минус 150 градусов по Цельсию (238 градусов по Фаренгейту). Луна всегда обращена одной своей стороной к Земле, и поэтому световой день в большинстве точек на ее поверхности продолжается около двух недель. Ночное время также продолжается две недели. Согласно плану, этот планетоход должен был проработать три лунных дня. Он превзошел первоначальные операционные планы и проработал 11 лунных дней — его работа закончилась 4 октября 1971 года, то есть спустя 14 лет после того, как первый спутник Советского Союза был выведен на околоземную орбиту.
По данным NASA, к моменту окончания своей миссии Луноход-1 преодолел примерно 10,54 километра (6,5 мили), он передал на Землю 20 тысяч телевизионных изображений и 200 телевизионных панорам. Кроме того, с его помощью было проведено более 500 исследований лунного грунта.
Успех Лунохода-1 был повторен Луноходом-2 в 1973 году, и второй аппарат уже проехал по лунной поверхности приблизительно 37 километров (22,9 мили). Планетоходу Opportunity потребовалось 10 лет для того, чтобы показать такой же результат на Марсе. Изображение места посадки Лунохода-1 было получено с помощью лунного космического зонда Lunar Reconnaissance Orbiter с камерой высокого разрешения на борту. Так, например, на сделанных в 2012 году снимках отчетливо виден спускаемый аппарат, сам Луноход и его след на поверхности Луны.
Ретроотражатель этого планетохода произвел весьма удивительный «скачок» в 2010 году, когда ученые направили на него лазерный сигнал, что свидетельствует о том, что он не был поврежден под воздействием лунной пыли или других элементов.
Лазеры используются для измерения точного расстояния от Земли до Луны, и для этого же использовались лазеры в рамках программы «Аполлон».
После Лунохода-2 больше ни один аппарат не совершал мягкую посадку до тех пор, пока китайцы в рамках своей космической программы не запустили аппарат «Чанъэ-3» с луноходом «Юйту». Хотя «Юйту» перестал передвигаться уже после второй лунной ночи, он продолжал оставаться в рабочем состоянии и прекратил функционировать лишь спустя 31 месяц после начала своей миссии, и тем самым он намного превзошел предыдущий рекорд.
Источник
Первый лунный самоходный аппарат «Луноход-1». Справка
17 ноября исполняется 40 лет с того дня, как на Луну был доставлен первый лунный самоходный аппарат «Луноход-1».
17 ноября 1970 г. советской автоматической станцией «Луна-17» был доставлен на поверхность Луны самоходный аппарат «Луноход-1», предназначенный для комплексных исследований лунной поверхности.
Создание и запуск лунного самоходного аппарата стало важным этапом в изучении Луны. Идея создания лунохода родилась в 1965 г. в ОКБ-1 (ныне РКК «Энергия» им. С.П. Королева). В рамках советской лунной экспедиции луноходу отводилось немаловажное место. Два лунохода должны были детально обследовать предполагаемые районы прилунения и выполнять роль радиомаяков при посадке лунного корабля. Планировалось использовать луноход еще и для транспортировки космонавта на поверхности Луны.
Создание лунохода было поручено Машиностроительному заводу им. С.А. Лавочкина (ныне НПО им. С.А. Лавочкина) и ВНИИ-100 (ныне ОАО «ВНИИТрансмаш»).
В соответствии с утвержденной кооперацией Машиностроительный завод имени С.А. Лавочкина отвечал за создание всего космического комплекса, в том числе и за создание лунохода, а ВНИИ-100 — за создание самоходного шасси с блоком автоматического управления движением и системой безопасности движения.
Эскизный проект лунохода был утвержден осенью 1966 г.. К концу 1967 г. была готова вся конструкторская документация.
Сконструированный автоматический самоходный аппарат «Луноход-1» представлял собой гибрид космического аппарата и транспортного средства высокой проходимости. Он состоял из двух основных частей: восьмиколесного шасси и герметичного приборного контейнера.
Каждое из 8 колес шасси было ведущим и имело электродвигатель, расположенный в ступице колеса. В приборном контейнере лунохода помимо служебных систем находилась научная аппаратура: прибор для анализа химического состава лунного грунта, прибор для исследования механических свойств грунта, радиометрическое оборудование, рентгеновский телескоп и лазерный уголковый отражатель французского производства для точечного измерения расстояний. Контейнер имел форму усеченного конуса, причем верхнее основание конуса, служащее радиатором-охладителем для сброса тепла, имело больший диаметр, чем нижнее. На время лунной ночи радиатор закрывался крышкой.
Внутренняя поверхность крышки была покрыта фотоэлементами солнечной батареи, что обеспечивало подзаряд аккумуляторной батареи в течение лунного дня. В рабочем положении панель солнечной батареи могла располагаться под разными углами в пределах 0-180 градусов, чтобы оптимально использовать энергию Солнца при различных его высотах над лунным горизонтом.
Солнечная батарея и работающие с ней в комплексе химические аккумуляторы использовались для питания электроэнергией многочисленных агрегатов и, научных приборов лунохода.
На луноходе была устроена система терморегуляции герметического отсека, создающая нормальные условия для функционирования всех систем лунохода. Она состояла из горячего контура, включающего изотопный источник тепла с теплообменником, и холодного контура, в который входили радиатор-охладитель, излучающий тепло в пространство, и четыре испарителя-теплообменника.
В течение лунного дня, длящегося 13,66 земных суток, когда освещенный Солнцем борт лунохода нагревался до +150 °C, а противоположный, находящейся в тени, был почти на 300 градусов холоднее, вентилятор гонял воздух по контейнеру, а сброс тепла осуществлялся через верхнее днище приборного отсека, которое одновременно являлось радиатором-охладителем.
Во время лунной ночи, когда температура достигала минус 170 градусов, для подогрева приборного контейнера использовался радиоизотопный источник тепла.
В передней части приборного отсека были расположены иллюминаторы телевизионных камер, предназначенных для управления движением лунохода и передачи на Землю панорам лунной поверхности и части звездного неба, Солнца и Земли.
Общая масса лунохода составляла 756 кг, его длина с открытой крышкой солнечной батареи 4,42 м, ширина 2,15 м, высота 1,92 м. Он был рассчитан на 3 месяца работы на поверхности Луны.
10 ноября 1970 г. с космодрома Байконур стартовала трехступенчатая ракета-носитель «Протон-К», которая вывела автоматическую станцию «Луна-17» с автоматическим самоходным аппаратом «Луноход-1» на промежуточную круговую околоземную орбиту.
Совершив неполный виток вокруг Земли, разгонный блок вывел станцию на траекторию перелета к Луне. 12 и 14 ноября были проведены плановые коррекции траектории перелета. 15 ноября станция вышла на орбиту Луны. 16 ноября были опять проведены коррекции траектории полета. 17 ноября 1970 г. в 6 часов 46 минут 50 секунд (мск) станция «Луна-17» благополучно совершила посадку в Море Дождей на Луне. Два с половиной часа ушло на осмотр места посадки с помощью телефотометров и развертывание трапов. После анализа окружающей обстановки была выдана команда, и 17 ноября в 9 часов 28 минут самоходный аппарат «Луноход-1», съехал на лунный грунт.
Луноход управлялся дистанционно с Земли из Центра дальней космической связи. Для его управления был подготовлен специальный экипаж, в состав которого входили командир, водитель, штурман, оператор и борт-инженер. Для экипажа были отобраны военные, не имеющие никакого опыта управления транспортными средствами, вплоть до мопедов, чтобы земной опыт не был довлеющим при работе с луноходом.
Отобранные офицеры прошли медкомиссию почти такую же, как космонавты, теоретическое обучение и практические тренировки на специальном лунодроме в Крыму, который был идентичен лунному рельефу с углублениями, кратерами, разломами, россыпью камней различной величины.
Экипаж лунохода, получая на Земле лунные телевизионные изображения и телеметрическую информацию, с помощью специализированного пульта управления обеспечивал выдачу команд на луноход.
Дистанционное управление движением лунохода имело специфические особенности, обусловленные отсутствием восприятия оператором процесса движения, задержками в приеме и передачи команд телевизионного изображения и телеметрической информации, зависимостью характеристик подвижности самоходного шасси от условий движения (рельефа и свойств грунта). Это обязывало экипаж с некоторым опережением предвидеть возможное направление движения и препятствия на пути лунохода.
Весь первый лунный день экипаж лунохода приноравливался к необычным телеизображениям: картинка с Луны была очень контрастной, без полутеней.
Аппаратом управляли по очереди, через каждые два часа экипажи менялись. Изначально планировались более длительные сеансы, однако практика показала, что через два часа работы экипаж был полностью «измочален».
В течение первого лунного дня проводилось изучение района посадки станции «Луна-17». Одновременно проходили испытания систем лунохода и приобретение опыта вождения экипажем.
Три первых месяца помимо изучения лунной поверхности «Луноход-1» выполнял еще и прикладную программу: в рамках подготовки к готовящемуся пилотируемому полёту он отрабатывал поиск района посадки лунной кабины.
20 февраля 1971 г., по окончании 4 лунного дня, была выполнена первоначальная трехмесячная программа работ лунохода. Анализ состояния и работы бортовых систем показал возможность продолжения активного функционирования автоматического аппарата на лунной поверхности. С этой целью была составлена дополнительная программа работы лунохода.
Успешное функционирование космического аппарата продолжалось 10,5 месяцев. За это время «Луноход-1» проехал 10 540 м, передал на Землю 200 телефотометрических панорам и около 20 тысяч снимков малокадрового телевидения. В ходе съемки были получены стереоскопические изображения наиболее интересных особенностей рельефа, позволяющие провести детальное изучение их строения.
«Луноходом-1» регулярно проводились измерения физико-механических свойств лунного грунта, а также химический анализ поверхностного слоя лунного грунта. Он измерял магнитное поле различных участков лунной поверхности.
Лазерная локация с Земли установленного на луноходе французского отражателя позволила измерить расстояние от Земли до Луны с точностью до 3 м.
15 сентября 1971 г., при наступлении одиннадцатой лунной ночи, температура внутри герметичного контейнера лунохода стала падать, так как исчерпался ресурс изотопного источника тепла в системе ночного подогрева. 30 сентября в месте стоянки лунохода наступил 12 лунный день, но аппарат так на связь и не вышел. Все попытки войти с ним в контакт были прекращены 4 октября 1971 г.
Общее время активного функционирования лунохода (301 сутки 6 часов 57 минут) более чем в 3 раза превысило заданное по техническому заданию.
«Луноход-1» остался на Луне. Точное его местоположение было долгое время неизвестно ученым. Через почти 40 лет группа физиков под руководством профессора Тома Мерфи (Tom Murphy) из Калифорнийского университета в Сан-Диего отыскала «Луноход-1» на снимках, полученных американским зондом Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), и использовала его для научного эксперимента по поиску несоответствий в Общей теории относительности, разработанной Альбертом Эйнштейном. Для этого исследования ученым необходимо было измерить орбиту Луны с точностью до миллиметра, что делается с помощью лазерных лучей.
22 апреля 2010 г. американские ученые смогли «нащупать» уголковый отражатель советского аппарата с помощью лазерного луча, посланного через 3,5-метровый телескоп обсерватории «Апач-пойнт» в Нью-Мексико (США) и получить около 2 тысяч фотонов, отраженных «Луноходом-1».
Материал подготовлен на основе информации открытых источников
Источник