Луноход (космическая программа)

«Луноход» («проект Е-8») — серия советских дистанционно управляемых самоходных аппаратов-планетоходов для исследования Луны. В честь двух запущенных в рамках неё аппаратов была названа равнина на Плутоне (лат. Lunokhod Planitia), название утверждено МАС 3 февраля 2021 года^[1].

• «Луноход-0» — автоматический луноход, который должен был стать первым и мог значительно опередить американскую экспедицию «Аполлон-11». На Луну не прибыл вследствие неудачного старта ракеты-носителя с аппаратом Е-8 № 201 19 февраля 1969 года. Причина аварии — разрушение головного обтекателя ракеты-носителя^[2][3];
• «Луноход-1» — первый автоматический луноход, благополучно доставленный на Луну и выполнивший на Луне поставленную задачу. Доставлен на Луну 17 ноября 1970 года советским лунным кораблём-автоматом «Луна-17» (Е-8 № 203), стартовавшим 10 ноября 1970 года;
• «Луноход-2» — второй автоматический луноход. Доставлен на поверхность Луны 16 января 1973 года советским лунным кораблём-автоматом «Луна-21» (Е-8 № 204), стартовавшим 11 января 1973 года;
• «Луноход-3» — третий автоматический луноход. Должен был быть доставлен на поверхность Луны в 1977 году советским лунным кораблём-автоматом «Луна-25» (запуск не состоялся). В настоящее время действующий экземпляр находится в музее НПО имени С. А. Лавочкина.

В рамках реализации советской лунно-посадочной пилотируемой программы Н-1-Л3 в экспедициях предусматривалось использование модификации луноходов, дооборудованных радиомаяком (для предварительного выбора места посадки) и ручным управлением (как транспорт для перемещения космонавта).

«Луноходы» создавались под руководством Г. Н. Бабакина в конструкторском бюро Машиностроительного завода имени С. А. Лавочкина^[4] (Химки, Московская область). Самоходное шасси для лунохода было создано под руководством А. Л. Кемурджиана во ВНИИтрансмаш (Ленинград), где до этого разрабатывались ходовые части танков^[5][3]. Этой же организации была поручена разработка самоходного шасси с блоком управления движением и системой безопасности с комплектом информационных датчиков.

Эскизный проект лунохода был утверждён осенью 1966 года. К концу 1967 года была готова вся конструкторская документация. Масса и габариты создаваемых луноходов были обусловлены максимальной возможной массой, доставляемой на поверхность Луны унифицированной посадочной ступенью, и габаритами головного обтекателя ракеты-носителя «Протон», с помощью которой связка «посадочная ступень — луноход» выводилась на траекторию полёта к Луне.

Модифицированные для пилотируемых экспедиций луноходы должны были заранее детально обследовать предполагаемый район посадки лунного корабля, а также исполнять роль радиомаяков для осуществления посадки пилотируемого корабля в выбранное место. Предполагалось, что перед осуществлением высадки космонавта на Луну будут отправлены два лунохода для выбора основного и запасного районов прилунения. В запасной район впоследствии должна была сесть в автоматическом режиме резервная беспилотная лунная кабина. В основном районе прилунилась бы лунная кабина с космонавтом. Основной режим посадки лунной кабины предполагался автоматическим — на радиомаяк лунохода. Если же при посадке основной лунный корабль получал повреждения, которые не позволили бы ему стартовать с Луны, то космонавт должен был воспользоваться одним из луноходов для поездки к резервной лунной кабине. Космонавт также мог использовать луноход как транспорт для себя и перемещаемого оборудования. На таком модифицированном луноходе предполагалось иметь запас кислорода, разъёмы для шлангов лунного скафандра, место космонавта в виде небольшой площадки с пультом управления в передней части аппарата.

«Луноход» представляет собой установленный на самоходное шасси герметичный приборный отсек.

Масса машины (по исходному проекту) — 900 кг, диаметр по верхнему основанию корпуса — 2150 мм, высота — 1920 мм, длина шаси — 2215 мм, Колея — 1600 мм. Колёсная база — 1700 мм. Диаметр колёс по грунтозацепам — 510 мм при ширине в 200 мм. Диаметр приборного контейнера — 1800 мм. Максимальная скорость передвижения по Луне — 4 км/ч.

Гермокорпус «Лунохода» является основной частью конструкции и служит платформой для аппаратуры бортовых систем и её защиты от воздействия внешней среды. Гермокорпус выполняет также функции платформы для шасси и служит для крепления на нём элементов ходовой части. Корпус имеет форму перевёрнутого усечённого конуса с выпуклыми верхним и нижним днищем. С целью уменьшения массы корпус изготовлен из магниевых сплавов. Верхняя поверхность корпуса используется как радиатор-охладитель системы терморегуляции, закрываемый на ночь крышкой с солнечной батареей для сохранения тепла. Корпус «Лунохода» для сохранения тепла покрыт снаружи теплоизолирующим покрытием толщиной около 20 см. Для обогрева аппаратуры применялся радиоизотопный источник тепла, содержащий ампулы с ²¹⁰Po. Источник был вынесен за пределы корпуса. Использовалась активная двухконтурная система терморегулирования^[6].

Шасси «Лунохода» было предназначено для перемещения аппарата по поверхности Луны (для смазки узлов вращения в вакууме использовался сульфид молибдена(IV)). В состав шасси входят следующие агрегаты и подсистемы:

• ходовая часть, включающая восьмиколёсный движитель и индивидуальную эластичную подвеску колёс;
• электрическая трансмиссия с индивидуальным полным приводом колёс;
• тормозная система;
• блок автоматики шасси;
• комплект информационно-измерительной аппаратуры:
  • патрульный дозиметр
  • рентгеновский эмиссионный спектрометр
  • рентгеновский телескоп
  • грунтомер^[2]

Система электропитания «Лунохода», выполненная по схеме «солнечная батарея — буферная аккумуляторная батарея», обеспечивает питание всех бортовых систем постоянным током. На «Луноходе» применены серебряно-кадмиевые аккумуляторные батареи ёмкостью 200 ампер-часов. Площадь солнечной батареи составляла 3,5 м² (электрическая мощность — 180 ватт).

Предельное энергопотребление составляло в течение 10 мин — 1 кВт. Номинальное энергопотребление — 250 Вт.

Система управления луноходом состояла из двух телевизионных камер, подключённых к центральному блоку, содержащему узлы электроники и автоматики. Блок состоял из двух полукомплектов (по одному для каждой камеры), из которых один работал, а второй находился в резерве. Телевизионные камеры «Лунохода-1» были выполнены на видиконах с регулируемой памятью диаметром 13,5 мм. Вес телевизионной системы составлял 12 кг, потребляемая ею мощность равнялась 25 Вт. В передающей камере «Лунохода-2» были использованы видиконы диаметром 26 мм, что положительно повлияло на качество изображения, при том, что габариты и потребляемая мощность камер увеличились незначительно. Конструкция видиконов обладала высокой механической прочностью и устойчивостью как на активном участке траектории полёта, так и в движении^[7].

Антенны:

• остронаправленная антенна (спиральная; диапазон — …);
• малонаправленная антенна (конус; диапазон — …);
• штыревые антенны (диапазон — …).

На 125-й секунде полёта двигатель первой ступени прекращал работу; производилось её отделение, запускался двигатель второй ступени. На 200-й секунде полёта, на высоте 80 км, сбрасывался головной обтекатель. На 375-й секунде полёта выключались двигатели второй ступени; при этом аппарат имел скорость 4,5 км/с. Производилось разделение ступеней, включался двигатель третьей ступени. На 588-й секунде полёта происходило отключение двигателя третьей ступени и отделение головного блока; дальнейший разгон производился двигателями блока «Д». На 958-й секунде полёта двигатель блока «Д» отключался; аппарат оказывался на промежуточной орбите вокруг Земли. На 35-й минуте полёта раскрывались опоры посадочного устройства. На 66-й минуте полёта блок «Д» ориентировался в пространстве необходимым образом и вновь запускал двигатель для перелёта к Луне. Через 12 секунд после отключения двигателя блока «Д» происходило его отделение и раскрытие антенн^[2].

Через 4 суток 7 часов после старта Е-8 с помощью двигательной установки ступень КТ выводился на окололунную орбиту с высотой 120 км и периодом обращения 2 часа. Через сутки проводилась первая коррекция для снижения высоты перицентра над выбранной точкой посадки до высоты 20 км, а ещё сутки спустя — вторая коррекция для исправления плоскости подхода аппарата к точке посадки.

Через 7 суток 16 часов после старта запускалась тормозная двигательная установка, снижавшая скорость почти до нуля на высоте 2,3 км над поверхностью. До высоты 700 м происходил спуск с выключенным двигателем; далее до высоты 20 м спуск шёл с работающим двигателем, после чего основная двигательная установка ступени КТ отключалась и запускались двигатели малой тяги. На высоте 1-2 метра, определяемой гамма-высотомером «Квант-2», двигатель отключался, и станция совершала мягкую посадку на поверхность Луны.

После прилунения изображение места посадки передавалось на Землю, и по команде операторов раскрывались две пары трапов. Луноход отделялся от ступени КТ и сходил на лунную поверхность; открывалась его солнечная батарея и начиналась зарядка аккумуляторов.

«Луноход» мог двигаться с двумя различными скоростями, в двух режимах: ручном и дозированном. Дозированный режим представлял собой автоматический этап движения, программируемый оператором.

Поворот осуществлялся путём изменения скорости и направления вращения колёс левого и правого бортов.

Управление «Луноходами» осуществлялось группой операторов из 11 человек, составлявших сменные «экипажи»: командир, водитель, оператор остронаправленной антенны, штурман, бортинженер^[4]. Центр управления находился в посёлке Школьное (НИП-10). Каждый сеанс управления длился ежедневно до 9 часов, с перерывами в середине лунного дня (на 3 часа) и на лунную ночь; экипажи менялись каждые два часа^[4].

Состав команды:

• командиры — Николай Еременко, Игорь Федоров;
• водители — Габдулхай (Геннадий) Латыпов, Вячеслав Довгань;
• штурманы — Константин Давидовский, Викентий Самаль;
• бортинженеры — Леонид Мосензов, Альберт Кожевников;
• операторы остронаправленной антенны — Валерий Сапранов, Николай Козлитин;
• резервный водитель и оператор — Василий Чубукин.

Отработка действий операторов проводилась на действующей модели «Лунохода» на Лунодроме, на котором имитировались лунные реголит и рельеф^[4][8].

Дистанционное управление осуществлялось при помощи комплекса аппаратуры контроля и обработки телеметрической информации на базе ЭВМ «Минск-22» — СТИ-90.

Основную сложность при управлении луноходом создавало запаздывание радиосигнала, — радиосигнал с Земли до Луны и обратно проходит около 2 секунд, а передача одного кадра занимала от 3 до 20 секунд, в зависимости от рельефа^[9].

• Посадочный модуль
• Планетоход
• Марсоход
• Юйту
• Юйту-2
• Чанъэ-7

• Марченко, М. Автоматическая самоходная станция на Луне и доставка лунного грунта // Техника-Молодёжи : журн. — 1979. — № 5. — С. 20—21.
• Дерюгин, С. Телевизионная система для управления движением луноходов : [арх. 14 апреля 2008] / С. Дерюгин, А. Ведерко // Теле-Спутник : журн. — 1997. — № 1 (15). — С. 64—65.
• Борисов, В. «Луноходчики» спали по три часа в сутки и успевали играть в волейбол // РИА Новости. — 2010. — 17 ноября.
• Хозиков, В. Луноход-1: Горелово — Тюра-Там — Луна. До востребования // Санкт-Петербургские Ведомости : газ. — 2000. — № 212 (3262) (17 ноября).
• Довгань, В. Г. Дистанционное управление луноходами и планетоходами // Земля и Вселенная : журн. — 2005. — № 2. — С. 76—81.
• Лантратов, К. 25 лет Луноходу-1 // Новости Космонавтики : журн. — 1995. — 5–18 ноября. — № 23 (112). — С. 79—83.
• Лантратов, К. 25 лет Луноходу-1 // Новости Космонавтики : журн. — 1995. — 19 ноября–2 декабря. — № 24 (113). — С. 70—79.
• Сергеев, А. Луноход. Эпизод первый // Вокруг света : журн. — 2010. — № 11.
• Виноградов, А. П. Передвижная лаборатория на Луне «Луноход-1» / А. П. Виноградов, К. С. Анисов, В. И. Мастаков … [и др.]. — М. : Наука, 1971. — Т. 1. — 128 с., 3 л. ил. : ил. — 3200 экз.
• Передвижная лаборатория на Луне «Луноход-1» / Отв. ред. В. Л. Барсуков. — М. : Наука, 1978. — Т. 2. — 183 с. — 1300 экз.
• Освоение космического пространства в СССР. — М., 1973.
• Первушин, А. И. Восьмёрки на Луне // Warspot.ru. — 2019. — 8 марта.. Архивировано.
• Молотов, Е. П. Мы «видели», как американцы садились на Луну… : [арх. 16 июня 2017] // Новости космонавтики : журн. — 2005. — № 8.
• Базилевский, А. Т. «Луноходы-1 и -2» в истории лунных исследований : К 50-летию первого запуска планетохода : [арх. 26 ноября 2021] // Природа : журн. — 2021. — № 2.

• Луноход на сайте Отдела исследования Луны и планет МГУ
• Луноход в каталоге NSSDC
• Crews lunokhods  (рус.)
• Lunar and Planetary Department Moscow University
• Don P. Mitchell’s catalog of Soviet Moon Images including many from the Lunokhod programme
• Лунная одиссея . — 1982. — (Космический век. Страницы летописи. — № 5.)