Все-таки не отпускает лунная тема. Решил продолжить рассказ об исследовании Луны, начатый в статьях "Как попасть в Луну? Часть 1" и "Как попасть в Луну? Часть 2". Тогда мой рассказ закончился 1959 годом. Поэтому логично начать мою новую статью с 1960 года, открывшего целую череду неудач в лунной программе обеих стран (тогда это были только СССР и США), длившуюся несколько лет.
В "бочке меда" после триумфа автоматической станции "Луна-3" (Е-2А №1), сфотографировавшей обратную сторону Луны, была и "ложка дегтя" - все снимки были весьма неважного качества. Особенно они не понравились академику М.В. Келдышу - одному из руководителей советской космической программы. Поэтому было решено доработать автоматическую межпланетную станцию Е-2А, установив на нее двойной комплект усовершенствованного фототелевизионного устройства. Теперь каждая из двух фотокамер АФА-Е2 оборудовалась одним объективом с фокусным расстоянием 750 мм. С помощью новых АМС планировалось получить улучшенные фотографии обратной стороны Луны, при этом съемка на пленку шириной 70 мм должна была начаться с края видимой стороны Луны для точной привязки при картографировании невидимой стороны. Принятый к изготовлению вариант АМС базировался на конструкции АМС Е-2А, в связи с чем АМС получила обозначение Е-2Ф, а позднее Е-3 (индекс Е-3 ранее предназначался для "луника" с атомным зарядом).
Станция Е-3 №1 была запущена 15 апреля 1960 года. Первые две ступени отработали нормально, а двигатель третьей ступени (блок "Е") выключился на три секунды раньше расчетного времени. При разборе ситуации выяснилось, что бак третьей ступени бак недозаправлен керосином. Недобор конечной скорости станции по этой причине составил около 130 м/с. Третья ступень со станцией поднялась до высоты около 200 000 км и упала на Землю.
Станция Е-3 №2 была запущена 19 апреля 1960 года. Сразу после старта один из блоков первой ступени развил только 75% мощности, в результате чего он оторвался от центрального блока. Это привело к рассыпанию всего пакета. Ракета упала рядом с монтажно-испытательным корпусом. Из книги Б. Чертока "Ракеты и люди":
Но что такое? Вижу или догадываюсь, что ближний ко мне боковой блок не уходит вместе со всем пакетом, а, изрыгая пламя, заваливается вниз. Остальные блоки нехотя идут вверх и, кажется, прямо надо мной, рассыпаются. Я плохо соображаю, что куда летит, но чувствую, что один из блоков с ревущим двигателем в ближайшие секунды меня накроет. Бежать! Только бежать! К ИПу - там спасительные окопы! Может быть, успею. В комсомольские времена я неплохо бегал стометровку. Меня прочили одно время в чемпионы 22-го завода по спринту. Сейчас в степи, ярко освещенной факелом летящего на меня ракетного блока, я, вероятно, ставил свой личный рекорд. Но степь- не беговая дорожка. Я спотыкаюсь и падаю,больно ударившись коленом. Позади раздается взрыв, и меня обдает горячим воздухом. Рядом падают комья поднятой взрывом земли.
Преодолевая боль в колене, ковыляю в сторону ИПа, подальше от
огромного жаркого костра, который пылает рядом с тем местом, откуда
я бежал!
Но где другие блоки!? Вон яркое пламя поднимается около МИКа.
Неужели какой-то блок ударил по «техничке», там же люди!
Авария причинила много бед, но, по совершенно счастливой
случайности, не было ни единой жертвы.
Центральный блок упал и взорвался у самого МИКа — стекла в
окнах и двери были выбиты, внутри осыпалась штукатурка. Получил
ушибы один офицер, которого взрывной волной ударило о стену.
В итоге, получить более качественные снимки лунной поверхности в эти годы так и не удалось.
Но не надо думать, что неудачи тогда преследовали только советскую лунную программу. У наших американских "друзей" лунные дела в 1960 году тоже были не очень. После неудачного запуска 26 ноября 1959 года зонда "Пионер П-3", который должен был выйти на орбиту Луны, американцы 25 сентября 1960 года запустили аналогичный аппарат "Пионер П-30", а 15 декабря 1960 года - "Пионер П-31". Оба запуска закончились неудачно из-за аварий ракет-носителей.
В первой половине 1961 года обеим странам было не до лунной программы, все внимание было уделено первым полетам человека в космос. СССР в 1961 году взял паузу в лунных запусках, а в США уже 23 августа 1961 года запустили космический аппарат "Рейнджер-1". Эти аппараты предназначались для получения снимков Луны с близкого расстояния, они должны были совершать жесткую посадку на Луну (как АМС "Луна-2"), успев передать на Землю фотографии её поверхности. Основная цель запуска аппарата "Рейджер-1" - отработка вывода аппарата на орбиту к Луне.
Старт новой миссии имел свои особенности. Вторая ступень ракеты-носителя должна была запускаться дважды: первый раз при выводе аппарата на "опорную" околоземную орбиту и второй раз при разгоне его до 2-й космической скорости. Но повторно включить двигатель ступени "Аджена" не удалось, и аппарат вышел на нерасчетную орбиту с высотой апогея 446 км. 30 августа 1961 года аппарат вошёл в плотные слои атмосферы и сгорел.
18 ноября 1960 года был запущен аппарат "Рейнджер-2" с аналогичными целями, однако, и результат был получен аналогичный - не удалось осуществить повторное включение двигателя 2 ступени ракеты "Аджена". Полет ракеты-носителя до момента повторного включения двигателя 2 ступени проходил нормально, однако, неисправность системы стабилизации привела к вращению 2 ступени, что препятствовало поступлению топлива в двигатель. В связи с этим повторно включить его не удалось. Аппарат вышел на нерасчетную орбиту с высотой апогея 150 км. 20 ноября 1961 года, совершив несколько витков, он вошёл в плотные слои атмосферы и сгорел.
Повторно запустить двигатель 2 ступени ракеты "Аджена" на орбите удалось только в следующем полете аппарата этого типа. В отличие от первых двух аппаратов, он нес на себе ещё и сбрасываемую капсулу с приборным контейнером. Запуск аппарата "Рейнджер-3" состоялся 26 января 1962 года с мыса Канаверал ракетой-носителем "Атлас-Аджена B". Но, в очередной раз, "Аджена" подвела - двигатель 2 ступени при повторном включении проработал больше расчётного времени, в итоге аппарату была сообщена скорость 11,1 км/с, что превышало расчётную на 0,2 км/с.
Поскольку основную часть программы полёта выполнить уже не представлялось возможным, руководство полёта решило получить хотя бы общие результаты - по сигналу станции слежения в Голдстоуне при приближении аппарата к Луне телевизионная камера была направлена на наш естественный спутник. Однако из-за недостаточно точной ориентации направленной антенны сигнал от "Рейнджера-3" был потерян и фотоснимков поверхности Луны получить не удалось. 28 января 1962 года аппарат прошёл на расстоянии 3678 км от Луны - из-за большого расстояния капсула с приборным контейнером не отделилась. После пролёта Луны аппарат вышел на гелиоцентрическую орбиту вокруг Солнца.
"Рейнджер-4" был идентичен своему предшественнику - "Рейнджеру-3". Он нёс на себе капсулу, которая содержала гамма-спектрометр и магнитный сейсмометр. Капсулу массой 42,6 кг планировалось сбросить в районе Океана Бурь и проводить исследования в течение 30 суток.
Запуск аппарата состоялся 23 апреля 1962 года с мыса Канаверал ракетой-носителем "Атлас-Аджена B". Полет ракеты-носителя проходил штатно. Однако, вскоре после запуска вышла из строя бортовая радиоаппаратура, вследствие чего аппарат не смог отрабатывать передаваемые с Земли команды. Получение телевизионных изображений поверхности Луны и отделение приборного контейнера осуществить не удалось. 26 апреля 1962 года аппарат упал на невидимую сторону Луны в точке с координатами 5°09′ ю.ш. 130°42′ з.д.
Американцы решили не отступать, и следующий запуск аппарата "Рейнджер-5" состоялся 18 октября 1962 года с мыса Канаверал все той же ракетой-носителем "Атлас-Аджена B".
Ракета-носитель отработала нормально. Но вскоре после запуска вышли из строя панели солнечных батарей, из-за чего аппарат был вынужден питаться только зарядом аккумулятора. Через 4 часа после полной разрядки аккумулятора функционирование систем прекратилось. 21 октября 1962 года аппарат совершил неуправляемый пролёт мимо Луны на расстоянии 725 км и в настоящее время он находится на гелиоцентрической орбите вокруг Солнца. До разрядки аккумулятора были получены данные о γ-лучах.
Так закончился неудачный для лунной программы США 1962 год. Советский Союз в 1962 году (как и в 1961) полетов к Луне не совершал. Двухлетняя пауза в советских лунных запусках объяснялась разработкой лунных аппаратов нового поколения - станций типа Е-6.
Предварительные проработки по созданию аппарата, предназначенного для осуществления мягкой посадки на поверхность Луны с целью получения телепанорамы лунной поверхности и проведения научных исследований, начались в ОКБ-1 еще в 1958 году. После завершения в 1959 году первого этапа исследований Луны С.П. Королевым были предложены уже два новых проекта исследований, темы разработок которых получили индексы Е-6 и Е-7. Аппарат Е-6 должен был осуществить мягкую посадку на Луну, а аппарат Е-7 предназначался для выхода на орбиту искусственного спутника Луны, откуда он мог бы транслировать телевизионные изображения поверхности. В декабре 1959 года эти предложения были утверждены постановлением ЦК КПСС.
Полноценная работа над проектом началась в ОКБ-1 в марте в 1960 года, и в том же году был подготовлен эскизный проект станции. Однако полностью конструкция аппарата, принципы управления и программа полета определились только к концу 1961 года. Из книги Б. Чертока "Ракеты и люди":
Конструкция аппарата, принципы управления и программа полета
определились только к концу 1961 года.
Мягкая посадка на Луну была одной из труднейших технических
проблем космонавтики. Эксперимент следовало осуществить
небольшим и сравнительно простым автоматом. Чтобы не разбиться о
поверхность Луны, торможение перед посадкой должно производиться
только с помощью ракетного двигателя. Этим была вызвана
необходимость иметь на борту запасы топлива, составлявшие более
половины массы аппарата перед торможением. Система управления
была обязана перед сеансом торможения выставить аппарат по
направлению лунной вертикали, определить момент начала
торможения и регулировать тягу двигателя так, чтобы скорость
снизилась до нуля непосредственно перед соприкосновением с
поверхностью. До начала сеанса торможения система управления с
помощью оптических средств должна была обеспечить ориентацию
аппарата, после чего осуществлялось построение лунной вертикали и
измерение радиовысотомером расстояния до Луны для определения
момента включения двигателя на торможение.
23 марта 1962 года появилось постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР о создании станции для осуществления мягкой посадки на Луну, в котором устанавливался срок начала полётов - 1963 год.
Автоматическая станция Е-6 состояла из корректирующей тормозной двигательной установки (КТДУ) со сферическим блоком баков, герметичного отсека системы управления, двух сбрасываемых перед торможением навесных отсеков системы астроориентации "Юпитер" весом 312 кг, радиовысотомера больших высот и собственно автоматической лунной станции (АЛС). На станции Е-6 были установлены 5 групп датчиков: 2 датчика Солнца, 2 датчика Луны, 1 датчик Земли. В качестве источников питания использовались химические аккумуляторы. КТДУ была изготовлена в КБ Исаева и была предназначена для коррекции траектории и для торможения перед посадкой. Её вес составлял - 140 кг, вес топлива - 773 кг. Вес станции (без АЛС) перед падением на Луну был около 430 кг.
Главной полезной нагрузкой являлась автоматическая лунная станция (АЛС), представшая собой герметичный контейнер сферической формы. Внутри приборного контейнера были размещены приборы радиокомплекса метрового диапазона КРС, угломерной системы дециметрового диапазона, телеметрической системы, программно-временное устройство, блоки автоматики и терморегулирования, химическая батарея и научные приборы. На вершине АЛС с внешней стороны были установлены оптико-механическая телекамера и прибор КС-17М для регистрации корпускулярного излучения как на трассе перелета, так и после посадки на лунную поверхность. Верхняя полусфера АЛС на перелете была закрыта четырьмя лепестковыми антеннами, которые раскрывались после посадки. Посадочное устройство АЛС было выполнено в виде двух резиновых надувных баллонов-амортизаторов, наддув которых осуществлялся одновременно с работой КТДУ. Они смягчали удар станции о лунную поверхность.
Основным элементом АЛС была оптико-механическая телевизионная камера весом 3,4 кг, разработанная в Институте космического приборостроения. Угол обзора телекамеры составлял 360° по горизонтали и 36° по вертикали, число строк по кадру - 6000, число элементов в строке - 500. Скорость передачи изображения - 1 строка в секунду. Время передачи одной панорамы - 100 минут. Высота АЛС на поверхности Луны со штыревыми антеннами - 112 см, а диаметр с раскрытыми лепестками - 160 см.
Использовавшаяся для запуска первых лунных станций ракета "Восток" (8К72) не подходила по грузоподъемности, поэтому для запуска станций решили использовать 4-ступенчатую ракету-носитель "Молния" (8К78), которая выводила на опорную орбиту саму станцию вместе с разгонным блоком "Л" (4-я ступень). После совершения заданного числа витков включался разгонный блок, который выводил станцию на траекторию полёта к Луне. После набора скорости станция отделялась от разгонного блока. Сам разгонный блок после достижения апогея возвращался к Земле и сгорал в атмосфере.
На пути к Луне было предусмотрено 9 сеансов радиосвязи и одна коррекция траектории полёта. Во время 4-го сеанса производилась ориентация на Солнце, Луну и Землю, и на борт станции передавались данные для единственной коррекции траектории, которая проводилась на расстоянии около 250 тыс. км от Земли. После проведения коррекции отклонение от заданной точки посадки в Океане Бурь не должно было превышать 150 км. Чтобы избежать перегрева станции место посадки выбиралось в районе терминатора, сразу после восхода Солнца.
За 2 часа до посадки вновь производилась ориентация объекта по Солнцу, Луне и Земле, и на высоте 8700 км над поверхностью Луны продольная ось станции направлялась по лунной вертикали. В 75 км от поверхности Луны (примерно за 48 с до посадки) сбрасывались 2 блока астроориентации. На высоте 260 - 265 м скорость гасилась с 2630 м/с до нескольких м/с, и КТДУ переключалась на режим малой тяги. Затем выдвигался контактный щуп длиной 5 м, после касания которым грунта производился отстрел АЛС. Скорость посадки составляла от 4 до 24 м/сек.
После отстрела АЛС падала на поверхность Луны и некоторое время прыгала в своей надутой амортизационной оболочке. Так как центр тяжести АЛС был сознательно смещён, она автоматически устанавливалась в нужное положение. Примерно через 4 мин после посадки амортизационная оболочка отбрасывалась, и раскрывались четыре лепестковые антенны, которые одновременно выравнивали АЛС на поверхности, нацеливая её на Землю. Кроме того, разворачивались четыре штыревые антенны, на которых были закреплены эталоны яркости, необходимые для оценки альбедо (характеристика диффузной отражательной способности) лунного грунта. После этого включалась телекамера кругового обзора, приборы и радиокомплекс.
Американцы тоже занимались разработкой аппарата для мягкой посадки на Луну. Он получил название "Сурвейор". Хотя до запуска аппарата было ещё довольно далеко, о нем уже вовсю писали и публиковали его изображения.
В 1962 году в ОКБ-1 было начато строительство четырех станций. Станция Е-6 №1 была макетно-отработочная, а остальные три были летными экземплярами. Первая станция была изготовлена только в декабре 1962 года.
Станция Е-6 №2 стартовала 4 января 1963 года и была успешно выведена на околоземную орбиту с параметрами: апогей - 189 км, перигей - 165 км, наклонение - 64°60', период обращения - 88 минут. Однако, двигатель разгонного блока "Л" не запустился (отказ в подаче электрических команд на запуск двигателя от системы управления), и старт в сторону Луны не состоялся. Станция вместе с разгонным блоком в течение суток оставалась на промежуточной орбите, после чего сгорела в атмосфере. Официальной информации о запуске станции на Луну не было.
Вторая попытка была предпринята через месяц. Станция Е-6 №3 стартовала 3 февраля 1963 года. Из книги Б. Чертока "Ракеты и люди":
3 февраля 1963 года была сделана вторая попытка отправить к
Луне аппарат Е-6. На этот раз он даже не долетел до участка запуска
четвертой ступени. Телеметрические записи и система контроля
траектории показали, что ракета сильно отклонилась по углу тангажа к
Земле. Проследив траекторию дальше, мы убедились, что третья
ступень вместе с неотделившейся четвертой и лунной станцией вошла
в атмосферу в районе Гавайских островов.
Причины второй аварии Е-6 были выяснены довольно быстро.
Новый прибор И-100, находясь на космическом аппарате, управлял и
третьей ступенью носителя. Оказалось, что начальная ориентация
гироскопов в приборе И-100 выставлена с большой ошибкой
относительно базовой системы координат второй ступени. Третья
ступень уже со старта была нацелена в океан. Правда, отличие
траектории третьей ступени по высоте и скорости от расчетной
объясняли еще и большой ошибкой поплавкового гироскопа. Как ни
горько было Пилюгину и его заместителям, но они приняли вину на
себя.
Первая партия изготовленных лунных станций включала в себя три экземпляра. Первые два уже были потеряны при неудачных пусках. Наступило время последнего экземпляра партии.
Станция Е-6 №4 стартовала 2 апреля 1963 года и была выведена на околоземную орбиту с параметрами: апогей - 182 км, перигей - 167 км, наклонение - 64°70', период обращения - 87,98 минут. После успешной работы разгонного блока и вывода станции на траекторию полёта к Луне она получила название "Луна-4". Общий вес станции составлял 1422 кг. Из-за отказа системы астронавигации коррекция траектории не удалась, и 6 апреля 1963 года в 4 часа 26 мин (мск) станция прошла на расстоянии 8 500 км от поверхности Луны. В результате станция осталась на барицентрической орбите* и, облетев Луну, вернулась к Земле. По сообщению ТАСС, связь со станцией поддерживалась в течение нескольких дней.
*БАРИЦЕНТРИЧЕСКИЕ КООРДИНАТЫ — координаты точки относительно системы координат, начало которой находится в центре масс системы (барицентре). Б. к. используются в небесной механике.
Энциклопедия "Космонавтика" 1970 год.
Советская пресса освещала полет станции "Луна-4", но представила его как полностью успешный. О предполагаемой посадке на Луну не сказано было ни слова.
Американцы в 1963 году не запускали свои аппараты к Луне, но это не значит, что они смирились с неудачами. Наступил новый 1964 год. Американцы подготовили к запуску новый аппарат - "Рейнджер-6". Целью полёта "Рейнджера-6" была только передача чётких фотографий лунной поверхности в последние минуты полёта перед жёсткой посадкой. Никаких других экспериментов программой полёта не подразумевалось.
Запуск аппарата состоялся 30 января 1964 года с мыса Канаверал ракетой-носителем "Атлас-Аджена B". Полет ракеты-носителя и аппарата проходил по программе, близкой к расчетной. На полет аппарата обратила внимание даже советская пресса. Как отметили в газете "Правда" - это "12-я попытка запустить спутник на орбиту вокруг Луны или забросить полезный груз на Луну. Все предыдущие попытки заканчивались неудачей". И это на фоне определенных успехов Советского Союза.
За 15 минут до падения аппарата на Луну со станции слежения была подана команда на включение телевизионных камер для их прогрева. Полученная на Земле телеметрическая информация показала, что команда была принята, однако никаких телевизионных изображений с аппарата не поступило. 2 февраля аппарат упал на Луну к востоку от Моря Спокойствия в точке с координатами 9°24′ с. ш. 21°30′ в. д., менее чем в 30 км от расчетного района падения. Как видим, американцы были уже в двух шагах от успеха, и это после стольких лет неудач и разочарований.
В Советском Союзе тоже стремились осуществить успешный полет на Луну, поэтому все время после двух неудачных пусков шли доработки конструкции станции и разгонного блока. Но при старте проявилась неисправность, которую совсем не ожидали. Станция Е-8 №6 стартовала 21 марта 1964 года. Из-за аварии на этапе работы третьей ступени (не открылся главный кислородный клапан) станция не вышла на орбиту. Разгонный блок вместе со станцией разрушился в атмосфере. Из книги Б. Чертока "Ракеты и люди":
21 марта 1964 года четвертый пуск программы закончился очень
быстро. На третьей ступени носителя — блоке "И" не открылся
главный кислородный клапан. Это был 100-й, юбилейный, пуск
"семерки" с теперь уже исторической площадки № 1.
В отказе главного кислородного клапана были виноваты
двигателисты Косберга. "Обрыв штока клапана", - таково было
заключение аварийной комиссии. Все клапаны для блоков "И"
подлежали доработке.
Через месяц 20 апреля 1964 года стартовала станция Е-6 №5. Дам опять слово непосредственному участнику событий. Из книги Б. Чертока "Ракеты и люди":
20 апреля 1964 года мы сделали пятую попытку выйти к Луне. На
этот раз все три ступени нашей 8К78 отработали нормально. Четвертая
- блок "Л" вместе с АЛСом - вышла на промежуточную орбиту ИСЗ. Снова напряженное ожидание сообщений с теплохода "Долинок" из Гвинейского залива. Сообщение задерживалось, а это мы уже привыкли считать плохой приметой. Действительно, примета подтвердилась — двигатель блока "Л" опять не запустился: система обеспечения запуска не получила команду. Это был уже третий по счету отказ в работе электрической схемы пилюгинского прибора И-100.
По результатам аварии были предложены очередные модернизации системы обеспечения запуска блока "Л", в том числе гироскопической системы. Работа по внесению изменений вновь заняла около года.
После прочтения этой статьи у читателей может создаться впечатление, что этот временной отрезок состоял из одних неудач в космосе. Это не так. Не надо забывать, что именно в эти годы человек полетел в космос и именно этому было уделено наибольшее внимание. А что касается автоматов в космосе, то и здесь были очень небольшие, но успехи. АМС "Венера-1" в 1961 году хотя и перестала выходить на связь задолго до пролета Венеры, но по крайней мере она вышла на траекторию полета к ней. Та же участь постигла и советскую станцию "Марс-1" в 1962 году. Зато американский аппарат "Маринер-2" в 1962 году пролетел мимо Венеры и передал первые данные об этой планете. А запущенный вскоре (в 1964 году) "Маринер-4" передал на Землю и первые снимки Марса.
На этом заканчивается эта статья, посвященная многочисленным неудачам на пути достижения Луны. Как видим, начиная с 1960 года и до середины 1964 года никаких положительных результатов ни нами, ни американцами достигнуто не было. Но самое удивительное, что люди при этом не отчаялись, они продолжали заниматься любимым делом и очень верили в окончательный успех своей работы. И этот успех пришел. Но об этом уже в следующей статье.
На этом все. Если у вас есть вопросы, замечания и пожелания пишите в комментариях, которые открыты для всех желающих. Автор очень ценит обратную связь с читателями.