Соединённые Штаты, придя в себя после шока от запуска первого в мире советского искусственного спутника Земли (4 октября 1957 года), включились в "космическую гонку" и через 4 месяца, правда, уже в 1958 году, успешно запустили на орбиту свой первый спутник, назвав его "Эксплорер-1" ("Исследователь"). Ракеты-носители США, в отличие от СССР, были маломощные и масса выводимых спутников США заметно отличалась от габаритов и массы спутников СССР. Так, первый Спутник СССР весил 84 кг.
Масса первого спутника США "Эксплорер-1" (запуск 1 февраля 1958 г.) без четвёртой ступени была ровно в 10 раз меньше массы первого советского ИСЗ — 8,3 кг. Длина "Эксплорера-1" была менее 1 метра при диаметре цилиндра 15,2 см.
Во время полёта приборная секция в передней части спутника и пустой корпус четвёртой ступени вращались по орбите как единое целое, делая вокруг своей длинной оси 750 оборотов в минуту.
Второй спутник США «Авангард-1», запущенный через полтора месяца после первого (17 марта 1958 г.), весил и того меньше, всего полтора килограмма, поэтому, чтобы его масса не выглядела смехотворной, Википедия приводит её в граммах – 1474 г.
В СССР второй спутник (с собакой Лайкой) имел массу 508 кг, третий спутник - уже 1327 кг.
Также большую разницу по массе мы видим и в космических аппаратах, отправляемых к Луне.
"Луна-1" - запуск 2 января 1959 г. - 361 кг,
"Луна-2" - запуск 12 сентября 1959 г. - 390 кг,
"Луна-3" - запуск 4 октября 1959 г. - 278,5 кг.
США пытались опередить СССР и начали запуски к Луне - программу "Пионер" (Pioneer) - в 1958 году. Вот масса этих зондов:
"Пионер-1" - запуск 11 октября 1958 г. - 34,2 кг,
"Пионер-2" - запуск 8 ноября 1958 г. - 38,3 кг,
"Пионер-3" - запуск 6 декабря 1958 г. - 6 кг
"Пионер-4" - запуск 3 марта 1959 г. - 5,87 кг.
Первую станцию ("Пионер-0") попытались запустить 17 августа 1958 г., но ракета-носитель «Тор» (Thor) взорвалась на высоте 15 км. За запуском второго зонда («Пионер-1») наблюдала вся страна по телевидению. Все ступени отработали штатно, зажигание отдельных ступеней проходило в полном соответствии с программой, с зонда поступал устойчивый сигнал. И через полтора часа после старта было опубликовано официальное заявление, что космический аппарат стал «первым известным рукотворным объектом, покинувшим гравитационное поле Земли».
Диаметр цилиндрической части составлял 74 см. В комплект научных приборов входила инфракрасная телевизионная система сканирования изображения для изучения поверхности Луны с разрешением 0,5 °. Спутник был снабжен последней ступенью с тягой 1,35 т, предназначенной для действия при входе в гравитационное поле Луны. Целью эксперимента являлась передача телевизионных изображений той части Луны, которая не видна с Земли, а также получение различных геофизических данных. Приёмник изображения был расположен на поверхности нижнего конуса и мог сканировать лишь один пиксель. Вращение аппарата вокруг оси формировало строки изображения, а движение зонда по орбите позволяло составить из строк целое изображение. "Пионер-1" вращался вокруг своей оси со скоростью 1,8 оборота в секунду.
Космический корабль питался от никель-кадмиевых батарей для зажигания двигателей ракет, серебряные (серебряно-цинковые) батареи были предназначены для телевизионной системы и ртутные - для остальных цепей.
Восторг охватил американцев: наконец-то в космической «гонке» они вырвались вперёд. Это вызвало большой ажиотаж в стране.
«...мало кто думал, что американские учёные так сильно приблизятся к успеху со второй попытки. Радость — потому что поразительное западное достижение уравновешивает громко превозносимый успех Спутника в Советском Союзе. Поздравления и похвалы пошли от учёных, поражённых тем, какие большие сложности удалось преодолеть людям на мысе Канаверал». (12 октября 1959 г., газета «The Spokesman-Review»)
Однако радость оказалась преждевременной: через два дня выяснилось, что зонд не смог развить скорость, необходимую для выхода на отлётную траекторию, он преодолел лишь 1/3 расстояния до Луны, после чего упал в Тихий океан, либо, не долетев до поверхности Земли, сгорел в атмосфере. Вторая космическая скорость достигнута не была.
В следующем месяце (ноябре) состоялся запуск зонда «Пионер-2» — и снова неудача: аппарат достиг высоты всего в 1500 км и в тот же день упал в Атлантический океан.
После этих запусков НАСА (созданное в июле 1958 г.) принимает решение снизить вес запускаемого зонда. Теперь "Пионер-3" весит всего 6 кг.
Аппарат имел форму конуса высотой 58 сантиметров и диаметром 25 сантиметров. На вершине конуса установлена штыревая антенна для связи с Землёй. В основании конуса находилось кольцо из ртутных батарей, обеспечивающих аппарат энергией.
Передатчик массой 0,5 кг излучал сигнал мощностью 0,18 Вт. Не знаю, можно ли так сравнивать мощности: лампа карманного фонарика на 4,5 Вольта потребляла 1,1 Вт.
В полёте зонд стабилизировался вращением со скоростью 400 оборотов в минуту. Имелась система замедления вращения до 6 оборотов в минуту при подлёте к Луне. Система состояла из двух 7 граммовых грузов на двух 150-сантиметровых проволоках и гидравлического таймера, запускающего систему через 10 часов после старта. После вытягивания грузов наружу и замедления вращения проволока отцепляется.
Совсем иначе стабилизировалось вращение межпланетной станции "Луна-3" во время фотографирования обратной стороны Луны. Рассматривались разные способы. С помощью маленьких реактивных двигателей с различным направлением газовых струй. Изменить ориентацию космического летательного аппарата можно также, повернув на небольшой угол камеру сгорания. Другой способ ориентации космического аппарата состоит в использовании вращающихся маховиков, располагаемых на его осях. Если мы каким либо способом начнем вращать маховую массу с постоянной скоростью, то межпланетная станция начнёт вращаться в другую сторону с определённой скоростью. Для этого на двух взаимно-перпендикулярных осях необходимо поместить по маховику. Используя такую систему маховиков, можно остановить вращение корпуса АМС и осуществить угловую ориентацию её относительно небесных тел.
Ориентация АМС "Луна-3" производилась с помощью системы, включавшей в свой состав оптические и гироскопические датчики, логические электронные устройства и управляющие двигатели. В начале работы система ориентации прежде всего прекратила произвольное вращение АМС вокруг её центра тяжести, возникшее в момент отделения станции от последней ступени ракеты-носителя. На то, чтобы остановить вращение и стабилизировать положение станции потребовалось 30 минут и ещё 40 минут система ориентации удерживала точную наводку на Луну. После экспонирования всех кадров система ориентации выключилась, сообщив станции упорядоченное вращение с определённой угловой скоростью, чтобы избежать перегрева с одной стороны.
Американские способы съёмки поверхности Луны не предполагали остановку вращения аппарата, только его замедление. Из научного оборудования на "Пионере-3" был установлен фотоэлектрический датчик с двумя фотоэлементами, который должен был сработать от света Луны при подлёте на расстояние 30 тыс. км.
Из-за сбоя в системе управления «Пионер-3» не добрал в скорости и через полтора дня, вернувшись 7 декабря 1958 года на Землю, сгорел в атмосфере. Из 38 часов полёта 25 часов аппарат передавал телеметрические данные. Остальные 13 часов были в периоде затемнения от двух станций слежения. Данные, переданные с зонда, показали, что большую часть пролёта температура внутри оставалась около 43 °С.
1958 года закончился, а уже 2 января 1959 года СССР запустил к Луне автоматическую станцию "Луна-1" ("Мечта"), которая впервые в мире достигла второй космической скорости. "Луна-1" не попала в Луну, прошла на расстоянии от Луны в 6000 км.
Долететь до орбиты Луны американский зонд смог только через 2 месяца после АМС "Луна-1". Это был "Пионер-4", по размеру такой же, как и "Пионер-3", массой 5,87 кг. Из научной аппаратуры на борту был счётчик Гейгера и фотоэлектрический сенсор для фотографирования лунной поверхности.
4 марта 1959 г. аппарат пролетел на расстоянии 60 000 километров от Луны, это примерно 17 диаметров (дисков) Луны. Такое расстояние было слишком велико для срабатывания фотосенсора и ничего сфотографировать не удалось.
В СССР для полетов на Луну с сентября 1958 по апрель 1960 г. были подготовлены 12 автоматических лунных межпланетных станций и выполнено 10 попыток их запуска на Луну. После нескольких неудачных стартов "Луна-2" на большой скорости врезалась в Луну, доставив на поверхность два вымпела, выполненных в виде шаров из нержавеющей стали, каждый из которых был составлен пятиугольных сегментов.
А "Луна-3" через 3 недели сфотографировала обратную сторону Луны.
Хоть и были замыслы у США сфотографировать невидимую сторону Луны раньше Советского Союза, им это не удалось - слишком маломощные были ракеты-носители и слишком простыми по конструкции были запускаемые зонды. Фотографировать лунную поверхность предполагалось не кадром, а одним пикселем, который при вращении космического аппарата вокруг своего центра как бы сканировал Луну.
Политическая цель, которую ставили США - вернуть США статус самой технической державы, после того, как Советский Союз в космосе обогнал США, достигнута не была.
НАСА ставило задачу вывести аппараты на окололунную орбиту, получить с близкого расстояния телеизображения Луны и измерить её магнитное поле. Были построены более усовершенствованные зонды нового поколения, но следующие четыре запуска были неудачными. Аппараты индексов не получили.
- «Пионер П-1» — попытка запуска 24 сентября 1959 года.
- «Пионер П-3» — попытка запуска 26 ноября 1959 года. Аппарат упал в Атлантический океан из-за разрушения обтекателя ракеты-носителя.
- «Пионер П-30» — попытка запуска 25 сентября 1960 года. Отказ второй ступени ракеты-носителя.
- «Пионер П-31» — попытка запуска 15 декабря 1960 года. Ракета-носитель взорвалась на 68-й секунде полёта на высоте 13 км.
В плане достижения Луны программу «Пионер» постоянно преследовали неудачи. Всего лишь два дня после старта «Пионера-1» американцы чувствовали себя победителями в космической «гонке», пока не поняли, что это не победа, а очередное поражение.
Вскоре в США были созданы другие более сложные программы, специально ориентированные на лунные исследования — "Рейнджер", "Лунар Орбитер" и "Сервейер". Но об этом мы поговорим уже в следующий раз.
*
С вами был кинооператор Л.Коновалов. До новых встреч!
*
Предыдущие статьи о фотографировании обратной стороны Луны: