Открытка с Луны

На фото — восьмерка, нарисованная на поверхности Луны «Луноходом-1» в ночь с 8 на 9 марта 1971 года. Так операторы решили поздравить женщин-коллег с 8 Марта. Чтобы нарисовать такую открытку, луноходу потребовалось всего лишь сделать два разворота на 360 градусов.

Поздравительная открытка с Луны

Но за этим простым маневром стояли годы научных исследований и инженерных разработок.

Луноход начали проектировать в 1965 году, за четыре года до высадки человека на Луну (см. «Аполлон-11»). Главной задачей было определить условия, в которых придется работать аппарату. Многие из них были уже известны: в шесть раз меньше сила притяжения, сильные перепады температуры (от −140 до +120  С), отсутствие плотной атмосферы. Но был неизвестен тип лунной поверхности — самая важная характеристика для разработки ходовой части аппарата. Тогда существовала теория, что за миллионы лет на Луне мог сформироваться огромный слой пыли, в котором металлический первопроходец просто утонул бы. Были и теории, утверждавшие, что, наоборот, поверхность Луны состоит из базальта. Единственными имеющимися данными были косвенные измерения, основанные на радиофизическом зондировании поверхности. Они показывали, что грунт на Луне достаточно твердый, но неточность данного метода не позволяла утверждать это надежно.

Справка Королёва, хранящаяся в Музее космонавтики в Москве. Фото с сайта zelenyikot.com

Для разного грунта требовались принципиально разные типы конструкций. Так, в случае рыхлого грунта были идеи использовать гусеницы, как у танка, или полозья для большей проходимости. Но такие механизмы проигрывали колесам в скорости, простоте и маневренности на более твердом грунте. К тому же, если бы на Луне оказалось много камней, риск заклинивания у гусениц был бы гораздо выше. Однако в рыхлом грунте у колес было бы больше шансов завязнуть.

Генеральный конструктор Сергей Павлович Королёв буквально в приказном порядке решил эту проблему. Инженерам была выдана справка, где говорилось: «Посадку ЛК [лунного корабля] следует рассчитывать на достаточно твердый грунт типа пемзы».

Итак, было решено делать мотор-колеса: по четыре колеса с каждого борта. Каждое колесо имело свой двигатель и взрывное устройство, с помощью которого в случае заклинивания можно было разорвать связь с осью редуктора и продолжать движение на оставшихся исправных колесах.

Для снижения массы колеса были спицованными, с сетчатым ободом, который также уменьшал риск заклинивания: сыпучий материал не задерживался на внутренней кромке и высыпался. На внешней кромке были установлены грунтозацепы для улучшения проходимости в рыхлых грунтах. Части были выполнены из титана и нержавеющей стали, что сделало колеса легкими и прочными. Каждое мотор-колесо крепилось на независимой титановой торсионной (стержневой) пучковой подвеске. Такая система позволяла с легкостью преодолевать относительно крупные неровности рельефа и переносить резкие перепады температур, которые мешали бы работе пружинной или пневматической подвески.

Строение ходовой части лунохода. 1 — мотор-колесо, 2 — балансир, 3 — торсион, 4 — кронштейн, 5 — реактивная тяга, 6 — грунтозацеп, 7 — сетка, 8 — ступица, 9 — спицы, 10 — обод. Рисунок с сайта kik-sssr.ru

Для мотор-колес использовались коллекторный электродвигатель постоянного тока, механический редуктор, фрикционные дисковые тормоза для удержания на уклонах. Торможение же осуществлялось переключением тяговых электродвигателей шасси в режим электродинамического торможения. Отдельной задачей была разработка смазки, которая работала бы в вакууме и не испарялась (см.: Твердые смазки). Для поиска решения при Академии наук СССР даже был создан целый Совет по трению и смазкам. Для лунохода были разработаны смазки на основе сульфида молибдена.

Управление луноходом преимущественно происходило с Земли через систему радиоуправления. Для приема команд и передачи данных на луноходе была установлена остронаправленная антенна, малонаправленная антенна и четыре штыревых антенны (одна из них видна на главном фото). Две направленные телекамеры и четыре панорамных телефотокамеры помогали выбирать направление движения. Электрический ток, необходимый для работы двигателей, генерировался с помощью блоков солнечных батарей, установленных на внутренней поверхности крышки лунохода.

Строение лунохода с указанием основных элементов и их размеров в сантиметрах. Масса лунохода — 756 кг. Рисунок с сайта back-in-ussr.info

К 1968 году разработка и конструирование лунохода подошла к концу, и начались многочисленные испытания, доработки и улучшения. Для испытаний проходимости луноход обкатывали на пирокластическом потоке вулкана Толбачик на Камчатке, а позже — на специально засыпанном ракушечником полигоне в Крыму.

Облегченная шестиколесная версия лунохода с закрепленной мачтой во время испытаний на Камчатке. Фото с сайта swalker.org

В том же 1968 году начинается поиск еще одной важной и незаменимой части проекта лунохода — людей, которые с Земли будут управлять первым самоходным механизмом на Луне. Для управления луноходом требовался экипаж из пяти человек: водитель, оператор остронаправленной антенны, штурман, бортинженер и командир. Было набрано два экипажа, которые работали посменно. Познакомиться с составами этих экипажей можно здесь. Процесс отбора и тренировки водителей лунохода был не менее серьезным, чем у космонавтов. Стрессоустойчивость, ответственность, глубокие технические познания и отменное здоровье — необходимые качества для управления луноходом.

Удостоверение водителя лунохода Вячеслава Георгиевича Довганя. Изображение с сайта kik-sssr.ru

Cтрессовых ситуаций было достаточно, например, из-за задержки сигнала. Время распространения радиоволн от Земли до Луны составляет около 1,3 с, но на прием и обработку изображения уходило еще около 20 секунд. Фактически приходилось управлять, не видя дороги, а только представляя ее. Так, в момент первого маневра съезда лунохода с трапа у водителя Г. Г. Латыпова пульс составлял 128 ударов в минуту. За состоянием здоровья экипажей следила бригада из сотни врачей.

Весь путь Лунохода-1. Фото с сайта planetary.org

На поверхность Луны «Луноход-1» доставила автоматическая межпланетная станция «Луна-17» 17 ноября 1970 года. Перед луноходом стояла масса научных и технических задач: изучение химического состава и физических свойств грунта на разных участках поверхности, изучение радиационного фона, магнитного поля, геологии лунных кратеров, отработка движений на Луне, исследование поведения твердых смазок и т. д. В конце четвертого лунного дня было сообщено о полном выполнении намеченной программы. Луноход же был в прекрасном состоянии и готов был продолжать работу, и для него пришлось разрабатывать всё новые и новые задачи. Последний сеанс связи состоялся 14 сентября 1971 года. Таким образом, луноход смог проработать 11 лунных дней (около 10 земных месяцев), хотя рассчитан был на работу в течение всего лишь 3–4 месяцев.

Пятый лунный день для лунохода начался вечером 7 марта. После восхода Солнца луноходу требовалось подзарядить батареи и проверить системы. На это уходило 1–2 земных дня. Перед сеансом движения экипаж управления спонтанно решил поздравить женщин-коллег с праздником. Для этого было достаточно сделать полный разворот, проехать немного вперед и сделать еще один полный разворот. После таких манипуляций луноход немного отъехал и сфотографировал результат.

Получившийся след и сейчас наблюдается на поверхности Луны. Так как там нет атмосферы, эти следы останутся подарком всем женщинам мира навсегда. Правда, таких восьмерок на Луне не одна штука, так как подобный маневр делался не только для поздравления.

След в виде восьмерки. Фотография с борта спутника LRO. В углу — изображение посадочной платформы. Фото с сайта universetoday.com

Сам же луноход стал памятником инженерной и научной мысли, а идеи и методики, разработанные для этой миссии, стали отправной точкой многих других, в частности и для действующей сейчас миссии Чаньэ-4 (см.: Обратная сторона Луны).

Модель Лунохода-1 в музее НПО им. Лавочкина. Фото с сайта planetology.ru

Фото с сайта planetology.ru.

Александр Яровитчук