Станция «Лунар Орбитер-1»
Конструктивно «Сервейоры» состояли из двигательной (три корректирующих жидкостных ракетных двигателя и тормозной твердотопливный двигатель) и энергетической (солнечная и химическая батареи) установок, радиотехнического оборудования, а также системы управления полетом и ориентации. В состав научного оборудования входили: альфа-анализатор для определения химического состава лунного грунта по отраженному альфа-излучению, ковш-захват для исследования механических характеристик грунта, приборы для обнаружения магнитных веществ в грунте, и телевизионная камера для съемок Луны на участке подлета. Максимальный диаметр всех станций составлял 4,27 метра, высота (при сложенном шасси) около 3 метров. Стартовая масса «Сервейоров» изменялась в пределах от 995 до 1038 килограммов. Масса посадочных модулей варьировалась от 276 до 297 килограммов.
Всего было запущено семь аппаратов серии, не считая макетов, которые опробовались на околоземной орбите.
Первый эксплуатационный аппарат в серии – «Сервейор-1» – был запущен 30 мая 1966 года по траектории прямого выведения. После промежуточной коррекции с помощью управляющих двигателей была проведена подготовка к посадке. Основной тормозной двигатель был включен на расстоянии 75 километров от поверхности Луны и, работая совместно с управляющими двигателями, затормозил аппарат до скорости 70 метров в секунду. После выгорания топлива тяжелый тормозной двигатель был отделен, и на заключительном этапе спуска работали только управляющие двигатели, обеспечив зависание аппарата на высоте 4 метров. С этой высоты «Сервейор-1» опускался в свободном падении при выключенных двигателях, чтобы свести к минимуму загрязнение и разрушение поверхности под действием истекающих газов. Амортизирующие стойки и сминаемые опоры на силовом каркасе смягчили ударную нагрузку.
Снимок кратера Коперник, сделанный «Лунар Орбитером-4»
«Сервейор-1» проработал на Луне около шести недель и передал на Землю уйму ценной информации, в том числе 11 237 снимков (две недели длилась лунная ночь и съемки не проводились), из которых почти все имели высокое разрешение и были выполнены в цвете с использованием светофильтров.
20 сентября 1966 года стартовал «Сервейор-2». В отличие от «собрата», ему не повезло – не включился один из управляющих двигателей, и прилунение было жестким.
Посадка «Сервейора-3», состоявшаяся 19 апреля 1967 года в Океане Бурь, заставила персонал центра управления полетом поволноваться, поскольку лунная поверхность с высоким коэффициентом отражения, очевидно, внесла помехи в работу посадочного радиолокатора. Это привело к двум подскокам аппарата перед отсечкой двигателей, первый раз до 10 метров и второй раз до 3 метров. В течение последующих двух недель лунного дня аппарат передал на Землю 6300 изображений района посадки. Среди них было много фотографий механического ковша-захвата, который погружался в грунт на глубину до 18 сантиметров. Полученная информация показала, что по структуре грунт на лунной поверхности аналогичен мокрому береговому песку на Земле и отвечает требованиям посадки пилотируемого аппарата.
Станция «Сервейор-1»
«Сервейор-4» был потерян 16 июля 1967 года во время попытки прилунения. Произошло это на участке работы тормозного двигателя, когда внезапно прекратились все передачи с борта станции.
Начиная с «Сервейора-5», все аппараты этой серии оснащались альфа-анализаторами, содержащими радиоактивный источник (кюрий-252), для определения химического состава лунного грунта.
«Сервейор-6» после тщательного обзора места посадки был поднят с поверхности Луны с помощью управляющих двигателей, совершил боковой маневр на расстояние 2,5 метра и вновь прилунился для продолжения исследований.
В отличие от предыдущих полетов, проводившихся с целью изучения возможных мест посадки «Аполлонов» в районе экватора, «Сервейор-7» был направлен в точку, расположенную в непосредственной близости от кромки кратера Тихо в южном материковом районе. После неудачной попытки развернуть альфа-анализатор он был принудительно опущен к поверхности с помощью ковша-захвата. С «Сервейора-7» было получено свыше 21 000 изображений; на некоторых из них видны два лазерных луча, сгенерированных станциями на теневой стороне Земли.
В рамках программы «Сервейор» была исследована лунная поверхность в предполагаемых районах посадки кораблей «Аполлон». Было установлено, что она имеет достаточную прочность для посадки лунной кабины корабля. Обзорные телевизионные камеры дали важнейшую информацию, свидетельствующую о малом количестве обломков пород, которые могли бы помешать посадке пилотируемого аппарата.
Последним этапом подготовки к полетам людей на Луну была детальная съемка с орбиты местности в районе лунного экватора. Для этой цели были подготовлены пять искусственных спутников Луны «Лунар Орбитер», каждый из которых был оснащен фотографической системой. Аппараты запускались в период полетов «Сервейоров» и также использовались для выбора мест их посадки.
Масса «Лунар Орбитеров» составляла 386 килограммов. Фотоустановка аппарата массой 68 килограммов состояла из двух фотокамер с разрешающей способностью 1 метр и 8 метров при съемке с высоты 46 километров. С помощью двигательных установок станций проводились промежуточные коррекции траектории их полета к Луне, и обеспечивался переход на окололунную орбиту.
Астронавт Чарльз Конрад на Луне у станции «Сервейор-3»
Начальные эллиптические орбиты обычно имели высоты периселения и апоселения[2] соответственно 200 и 1850 километров. После нескольких суток подготовки к фотосъемке осуществлялось уменьшение высоты периселения до 50 километров. На каждом аппарате имелся запас пленки на 210 кадров. После экспозиции пленка обрабатывалась на борту, негатив считывался, и изображения передавались на Землю каждые 40 минут.
На «Лунар Орбитер-1» с помощью камеры с высоким разрешением были получены непригодные (размытые) фотографии. Камера умеренного разрешения функционировала нормально, и, таким образом, 75 % полетного задания было выполнено: сфотографированы возможные районы посадки корабля «Аполлон» общей площадью свыше 40 тысяч квадратных километров.
При полете «Лунар Орбитер-2» было получено 184 снимка тринадцати возможных мест посадки пилотируемых кораблей, остальные кадры охватывали прилегающие и отдаленные районы.
С помощью аппарата «Лунар Орбитер-3» было получено 182 снимка, после чего отказал двигатель лентопротяжного механизма. В число фотографий входили изображения десяти возможных районов посадки кораблей «Аполлон». На основании этих снимков производился уже не поиск, а выбор места посадки.
Этими исследованиями было завершено выполнение основной задачи программы. Исходя из этого «Лунар Орбитер-4» и «Лунар Орбитер-5» были запущены на приполярные орбиты с целью проведения фотосъемки остальных областей Луны, а также обзора неэкваториальных районов посадки для аппаратов по предполагаемой, но впоследствии отмененной программе «Пост-Аполлон». При полете «Лунар Орбитер-4» было получено лишь 163 снимка, а «Лунар Орбитер-5» – все 213 снимков. Фотографии охватили около 99 % лунной поверхности.
С помощью аппаратов серии «Лунар Орбитер» была также получена информация о микрометеоритной и радиационной обстановке, а слежение за их орбитами позволило составить подробную карту гравитационного поля Луны.
После того как «отлетали» «Сервейоры» и «Лунар Орбитеры», планировалось перейти к пилотируемым полетам к Луне. Но сразу сделать это не удалось.
Глава 32Орбитальная станция MOL
Прежде чем продолжить рассказ о полетах к Луне, хочу коснуться другого аспекта пилотируемой космонавтики 1960-х годов. А именно вопроса создания орбитальных станций. В те годы они рассматривались, в основном, как боевые системы космического базирования.
Как и многое другое в американской космонавтике, первые проекты орбитальных станций основывались на идеях, сформулированных в 1940-1950-х годах немецкими конструкторами. Об этом неоднократно писал, например, Вернер фон Браун. В своих статьях он обосновывал необходимость строительства на околоземной орбите обитаемых станций, которые можно было бы использовать или как заатмосферную обсерваторию, или как ракетно-ядерную базу для нанесения внезапных ударов из космоса. Но потребовалось немало лет, прежде чем удалось преодолеть путь от мечтаний до конкретных работ в этом направлении.
Одним из самых завершенных, хотя и не воплощенным в жизнь, является проект военной орбитальной космической станции MOL (сокращение от Manned Orbiting Laboratory – пилотируемая орбитальная лаборатория), которую разрабатывали инженеры американских ВВС в 1950-1960-х годах. Это был лишь один фрагмент амбициозной космической программы, охватывавшей все аспекты космической деятельности, от разнообразных спутников до планов межпланетных экспедиций.
Эскизный проект станции был утвержден в июне 1959 года как основа для конкурсной разработки орбитальной станции в рамках программы «Джемини». При этом предполагалось, что она будет состоять из трех основных модулей: основного блока, корабля типа «Джемини» и возвращаемой капсулы того же корабля. Для осуществления маневров на орбите допускалась пристыковка к основному блоку двигательной установки одной из ступеней ракеты-носителя «Титан-3».
Орбитальная станция MOL
Кроме чисто военных задач (наблюдение за территорией противника, осмотр и перехват вражеских спутников), станция MOL могла быть использована и в научных целях. Например, для изучения продолжительного влияния невесомости на человеческий организм, проведения метеорологических наблюдений, испытаний оборудования, разработанного для космических кораблей и спутников, и многого другого.
В течение нескольких лет проект станции MOL был одним из многих, которыми занимались в ВВС. Может быть, так продолжалось бы довольно долго, если бы 10 декабря 1963 года тогдашний министр обороны США Роберт Макнамара (Robert McNamara) не объявил о закрытии проекта «Дайнасор» в пользу программы создания долговременной орбитальной станции. Вслед за этим решением работы по MOL были значительно активизированы.