Луноход 1 связался с Землей спустя 40 лет

Луноход-1

Луноход-1 был первым из двух автоматических аппаратов, изучавших Луну в рамках советской программы «Луноход». Космический корабль, доставивший Луноход-1 на поверхность Луны, назывался Луна-17. Луноход-1 стал первым управляемым колесным роботом, который работал за пределами Земли. Дата начала работы аппарата на Луне — 17 ноября 1970 года. Луноход-2 был запущен спустя три года.

«Луноход» — транспортное устройство, управляемое автоматически, способное передвигаться по Луне и предназначенное для проведения исследования Луны.

Перед советскими учеными и конструкторами при разработке и создании первого автоматического лунохода встала необходимость решения комплекса сложных проблем. Надо было создать совершенно новый тип машины, способной длительное время функционировать в необычных условиях открытого космоса на поверхности другого небесного тела.

Основные задачи:

  • создание оптимального двигателя с высокой проходимостью при малых массе и энергопотреблении, обеспечивающего надежную работу и безопасность движения;
  • создание систем дистанционного управления движением лунохода;
  • обеспечение необходимого теплового режима с помощью системы терморегулирования, поддерживающей температуру газа в приборных отсеках, температуру элементов конструкции и оборудования, расположенных внутри герметичных отсеков и вне их (в открытом космосе в периоды лунных дней и ночей), в заданных пределах;
  • выбор источников питания;
  • материалов для элементов конструкции: разработка смазочных материалов и систем смазок для условий вакуума и многое другое.

Научная аппаратура лунохода должна была обеспечить:

  • изучение топографии местности;
  • определение химического состава и физико-механических свойств грунта;
  • исследование радиационной обстановки на трассе перелета к Луне и на ее поверхности;
  • изучение рентгеновского космического излучения;
  • эксперименты по лазерной локации Луны.


Первый луноход — советский “Луноход-1″ был доставлен на Луну космическим аппаратом “Луна-17″ и проработал на ее поверхности почти год (с 17.11.1970 по 4.10.1971).

Lunokhod_Landing_module (1)

лунаход1-3

 

“Луноход-1″ состоит из двух частей: герметичного приборного отсека с аппаратурой и самоходного шасси. Масса “Лунохода-1″ 756 кг, длина (с открытой крышкой) 4,42 м, ширина 2,15 м, высота 1,92 м. Приборный отсек служит для размещения аппаратуры бортовых систем и зашиты ее от воздействия внешней среды в условиях космоса. Имеет форму усеченного конуса с выпуклыми верхним и нижним днищами. Корпус отсека изготовлен из магниевых сплавов, обеспечивающих достаточные прочность и легкость. Верхнее днище отсека используется как радиатор-охладитель в системе терморегулирования и закрывается крышкой. В период лунной ночи крышка закрывает радиатор и препятствует отводу теплоты из отсека благодаря тепловому излучению радиатора. В течение лунного дня крышка открыта, и элементы солнечных батарей, расположенные на ее внутренней стороне, обеспечивают подзарядку аккумуляторов, питающих бортовую аппаратуру электроэнергией.

В приборном отсеке размещены системы терморегулирования, электропитания, приемные и передающие устройства радиокомплекса, приборы системы дистанционного управления и электронно-преобразовательного устройства научной аппаратуры. В передней части расположены: иллюминаторы ТВ камер, электрический привод подвижной остронаправленной антенны, служащей для передачи на Землю ТВ изображений лунной поверхности; малонаправленная антенна, обеспечивающая прием радиокоманд и передачу телеметрической информации, научные приборы и оптический уголковый отражатель, изготовленный во Франции. По левому и правому бортам установлены: 2 панорамные телефотокамеры (в каждой паре одна из камер конструктивно объединена с определителем местной вертикали), 4 штыревые антенны для приема радиокоманд с Земли. Для подогрева газа, циркулирующего внутри аппарата, служит изотопный источник тепловой энергии. Рядом с ним расположен прибор для определения физико-механических свойств лунного грунта.

Резкие температурные перепады при смене дня и ночи на поверхности Луны, а также большая разница температур между деталями аппарата, находящимися на солнечной стороне и в тени, сделали необходимой разработку специальной системы терморегулирования. При низких температурах в период лунной ночи для обогрева приборного отсека автоматически прекращается циркуляция газа-теплоносителя по контуру охлаждения и газ направляется в контур подогрева.
Система электропитания лунохода состоит из солнечных и химических буферных батарей, а также приборов автоматического управления. Управление приводом солнечных батарей осуществляется с Земли; при этом крышка может быть установлена на любой угол в пределах от 0 до 180°, необходимый для максимального использования солнечного излучения.

Бортовой радиокомплекс обеспечивает прием команд из Центра управления и передачу информации с борта аппарата на Землю. Ряд систем радиокомплекса используется не только при работе на поверхности Луны, но и на участке перелета с Земли на Луну. Две ТВ системы лунохода служат для решения самостоятельных задач. Система малокадрового телевидения предназначена для передачи на Землю ТВ изображений местности, необходимых экипажу, управляющему с Земли движением лунохода. Возможность и целесообразность применения такой системы, для которой характерна более низкая по сравнению с вещательным телевизионным стандартом скорость передачи изображения, была продиктована специфическими лунными условиями. Основное из них — медленное изменение ландшафта при движении лунохода. Вторая ТВ система служит для получения панорамного изображения окружающей местности и съемки участков звездного неба, Солнца и Земли с целью астроориентации. Система состоит из четырех панорамных телефотокамер.

post-3144031-0-76367800-1422296586

Самоходное шасси предназначено для перемещения лунохода по поверхности Луны. Характеристика шасси: число колес — 8 (все ведущие); колесная база — 170 мм; колея — 1600 мм; диаметр колеса по грунтозацепам — 510 мм; ширина колеса — 200 мм. Шасси выполнено таким образом, чтобы луноход имел высокую проходимость и надежно работал в течение длительного времени при минимальной собственной массе и потребляемой электроэнергии. Шасси обеспечивает передвижение “Лунохода” вперед (с двумя скоростями) и назад, повороты на месте и в движении. Оно состоит из ходовой части (упругая подвеска и движитель), блока автоматики, системы безопасности движения, прибора и комплекса датчиков для определения механических свойств грунта и оценки проходимости шасси. Поворот достигается за счет различной частоты вращения колес правого и левого бортов и изменением направления их вращения. Торможение осуществляется переключением тяговых электродвигателей шасси в режим электродинамического торможения. Для удержания лунохода на уклонах и его полной остановки включаются дисковые тормоза с электромагнитным управлением. Блок автоматики управляет движением лунохода по радиокомандам с Земли, измеряет и контролирует основные параметры самоходного шасси и автоматическую работу приборов для исследования механических свойств лунного грунта. Система безопасности движения обеспечивает автоматическую остановку лунохода при предельных углах крена и дифферента и перегрузках электродвигателей колес.Прибор для определения механических свойств лунного грунта позволяет оперативно получать информацию о движения. Пройденный путь определяется по числу оборотов ведущих грунтовых условиях колес. Для учета их пробуксовки вносится поправка, определяемая с помощью свободно катящегося девятого колеса, которое специальным приводом опускается на грунт и поднимается в исходное положение. Управление аппаратом осуществляется из Центра дальней космической связи экипажем в составе командира, водителя, штурмана, оператора, бортинженера.

Режим движения выбирался в результате оценки телевизионной информации и оперативно поступающих телеметрических данных о крене, дифференте, пройденном пути, состоянии и режимах работы приводов колес. В условиях космического вакуума, радиации, значительных перепадов температур и сложного рельефа местности по трассе движения все системы и научные приборы лунохода функционировали нормально, обеспечив выполнение как основной, так и дополнительных программ научных исследований Луны и космического пространства, а также инженерно-конструкторских испытаний.

“Луноход-1″ детально обследовал лунную поверхность на площади 80000 м2. С помощью ТВ систем было получено более 200 панорам и свыше 20000 снимков поверхности. Более чем в 500 точках по трассе движения изучались физико-механические свойства поверхностного слоя грунта, а в 25 точках проведен анализ его химического состава. Пройденное расстояние 10 км 540 м. Длительность активного функционирования “Лунохода-1″ составила 301 сутки 6 ч 37 мин; прекращение работы было вызвано выработкой ресурсов его изотопного источника теплоты. В конце работы он поставлен на практически горизонтальной площадке в такое положение, при котором уголковый отражатель обеспечил многолетнее проведение лазерной локации его с Земли.

post-3144031-0-77404000-1422296576

post-3144031-0-14736700-1422296601

 

16.1.1973 с помощью автоматической станции “Луна-21″ в район восточной окраины Моря Ясности (древний кратер Лемонье) был доставлен “Луноход-2″. Района посадки был выбран, чтобы получить новые данных о сложной зоне сочленения лунного «моря» и «материка». Усовершенствование конструкции и бортовых систем, а также установка дополнительных приборов и расширение возможностей аппаратуры позволили значительно повысить маневренность и выполнить большой объем научных исследований. За 5 лунных дней в условиях сложного рельефа “Луноход-2″ прошел расстояние 37 км.

3

Строение «Лунохода-2» («Луна-21») (Время работы аппарата с 16.01.1973 до 09.05.1973)
«Луноход-2» («Луна-21») 1 Магнитометр. 2 Малонаправленная антенна. 3 Остронаправленная антенна. 4 Механизм наведения антенны. 5 Солнечная батарея (преобразует энергию солнечного излучения в электроэнергию для подразрядки химических батарей). 6 Откидная крышка (закрыта во время передвижения и в период лунной ночи). 7 Панорамные телефотокамеры горизонтального и вертикального обзора. 8 Изотопный источник тепловой энергии с отражателем и девятое колесо для измерения пройденного пути (в задней части аппарата). 9 Грунтозаборное устройство (в сложенном положении). 10 Штыревая антенна. 11 Мотор-колесо. 12 Герметичный приборный отсек. 13 Анализатор химического состава грунта «Рифма-М» (рентгеновский спектрометр) в сложенном положении. 14 Стереоскопическая пара телевизионных камер с блендами и противопылевыми крышками. 15 Оптический уголковый отражатель (изготовлен во Франции) 16 Телевизионная камера с блендой и противопылевой крышкой.

Источник: Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Лунная программа России

«Ведь за двадцать лет — кто-нибудь из нас троих обязательно умрёт — или эмир, или ишак, или я. А тогда поди разбирайся, кто лучше знал богословие!»Решил подытожить информацию, полученную на многочисленных конференциях, симпозиумах и из личных разговоров.К концу года будет принята Федеральная космическая программа 2016-2025. Что в эту программу попадает, то финансирование получает. Конечно, изменения могут быть внесены и по ходу работ, однако, обычно они связаны с новыми сроками реализации, а не с увеличением финансирования.Все планы на период за 2025 годом — не более чем “веселые картинки”. Просто пожелания ученых, инженеров и чиновников.

На первом этапе (в ФКП прописан именно он) — наш естественный спутник собираются изучать только с помощью автоматических станций. В 2019 году зонд «Луна-25» (или «Луна-Глоб») должен прилуниться в кратере Богуславского, который расположен в южной полярной области Луны.»Луна-25″ — это зонд-прототип для тренировки. Нужно заново учиться строить автоматические межпланетные станции, учиться садиться на Луну.Однако, на нём всё-таки разместят около 20-25 кг научных приборов. Несмотря на тестовый характер, миссия уникальная — впервые зонд сядет в полярную область Луны. Именно там орбитальными нейтронными детекторами в реголите обнаружены следы водорода (читай — водяного льда). Причем не только в затененных кратерах (туда зонды садиться не будут — нет Солнца для солнечных батарей и связи с Землей), но и поблизости.Следующий аппарат — орбитальный — «Луна-26» (или «Луна-Ресурс-1 орбитальный»). Разведка с орбиты, ретрансляция и очень интересный эксперимент ЛОРД (Лунный Орбитальный РадиоДетектор). Стартовать очередная станция должна в 2021 году. Если что-то пойдет не так, в ФКП запланировано повторение миссии в 2023.Большой посадочный аппарат «Луна-27» (или «Луна-Ресурс-1 посадочный») должен сесть в южной полярной области Луны в 2023 году. На его борту будет до 50кг приборов, включая европейский бур для «криогенного» (чтобы не испарились «летучие» из грунта) бурения. Снова рассматривают возможность разместить на «Луне-27» мини-ровер. Когда-то в качестве такого ровера собирались поставить «Селеноход«. Если миссия 2023 года окажется неудачной, посадку собираются повторить в 2025-ом.Последний лунный зонд в ФКП 2016-2025 — «Луна-28» («Луна-Ресурс-2» или «Луна-Грунт») — тяжелый зонд (до 3т) — запускается, по-видимому на «Ангаре А5″ с кислородно-керосиновым разгонным блоком ДМ-03, и служит для доставки грунта из южной полярной области Луны.»Луна-29» — большой луноход с «криогенным» буром — есть в пожеланиях ученых, но отсутствует в ФКП — а значит, будет реализован уже за 25-ым годом.

Кроме автоматических межпланетных станций, на первом этапе лунной программы будут проводится многочисленные НИРы на тему лунной транспортной системы и лунной инфраструктуры. Деньги на них заложены в ФКП. Заложены деньги и на разработку сверхтяжелой ракеты. Только на разработку — не на создание «в металле»!

Летные испытания нового российского космического корабля ПТК НП должны начаться в 2021 году. Они также заложены в Федеральную космическую программу. В 2021 и 2022 годах новый КА два раза слетает к МКС в беспилотном варианте. Выводить его на орбиту предполагается с помощью «Ангары А5» (возможно в укороченном варианте — без УРМ II).

В 2023 году нас ждет кое-что интересное — одной «Ангарой А5» на орбиту будет выведен ПТК НП, а второй — кислородно-керосиновый разгонный блок ДМ-03, оснащенный стыковочным узлом. После стыковки связка отправится в облет Луны (без выхода на окололунную орбиту).

Также в 2023 году планируется отправить к Луне (на окололунную орбиту) прототип буксира с двигателями малой тяги и большим грузовым контейнером (груз — 10т) — будет ли это знаменитый «ядерный буксир» или что-то, оснащенное большими солнечными батареями? Более логичным кажется первый вариант, однако, на некоторых картинках можно увидеть второй — с солнечными батареями. Прототип будет иметь мощность 0,3-0,5 МВт — в 2-3 раза меньше, чем мегаваттный комплекс.

Буксир будет тащить контейнер к Луне целых два года. В качестве груза — или модуль лунной орбитальной станции или автоматический прототип пилотируемого посадочного аппарата.

В 2024 году ПТК НП должен впервые выйти в космос в пилотируемом варианте и доставить космонавтов на МКС или к так называемой ППОИ — перспективной пилотируемой орбитальной инфраструктуре, состоящей из одного научно-энергетического модуля, модуля «колобка», надувного жилого модуля, модуля-стапеля и одного-двух свободнолетающих модулей ОКА-Т-2.

И вот — вторая половина 2024 года — впервые — пилотируемый облет Луны российскими космонавтами. Снова две «Ангары А5» и ДМ-03 для разгона к Луне. В 2025 году — повторение облета.

Дальше ФКП заканчивается и начинаются уже не просто мечты, а самые настоящие фантазии. В 2027 году должна начать летать сверхтяжелая ракета с полезной нагрузкой на низкой околоземной орбите около 80 (или даже 90) тонн. В первом же пуске она отправит беспилотный ПТК НП на окололунную орбиту.

В конце 2027-го большой мегаваттный (или даже более мощный!) буксир с двигателями малой тяги должен привезти на окололунную орбиту за 7-8 месяцев груз массой в 20т. Причем сам буксир запускается сверхтяжелой ракетой, а груз «Ангарой А5». В качестве груза — модуль орбитальной станции или тяжелый зонд/посадочная научная платформа.

В 2028 на сверхтяжелой ракете должен стартовать к Луне посадочный модуль для пилотируемой экспедиции. В 2029 к нему отправится ПТК НП с экипажем. Но окололунной орбите два КА состыкуются — но экипаж садиться на Луну не будет — этот полет только репетиция экспедиции.

Интересно, что с 28-го по 30-ый планируется осуществить программу «Луна — орбита». На Луну будет отправлен многоразовый взлетно-посадочный зонд, а на окололунную орбиту — танкер с топливом. Зонд сможет доставить с поверхности на ПТК НП (который находится на окололунной орбите) образцы грунта.

В 2030 стартует второй посадочный модуль и чуть позже — ПТК НП с экипажем. Российские космонавты впервые ступят на лунную поверхность — через 60 лет после американцев!

Параллельно с пилотируемыми экспедициями, планируется начать развертывание в южной полярной области Луны так называемого «лунного полигона» — в состав которого войдут автоматические научные инструменты, телескопы, прототипы устройств для использования лунных ресурсов и т.д. Полигон будет посещаемым — раз в год на пару недель туда будут прилетать космонавты — чтобы сменить фотопластинкипочинить технику.

Строительство базы запланировано на период за 2040-ым, полет на Марс (на основе лунного опыта и лунных ресурсов) — в 50ые. До 50-ых планируется доставить грунт с Фобоса (уже в ФКП — до 25-го) и Марса (~ 30-35 год), создать в точке Лагранжа сборочный комплекс для многоразовых кораблей, которые будут летать по трассе Земля-Марс, построить флот «ядерных буксиров» — электрическая мощность реакторов марсианского комплекса — от 4 МВт и выше.


Вот так, по мнению проектантов РКК «Энергия», должна выглядеть лунная база.

В целом — наконец-то представлено что-то похожее на стратегию. Правда сроки совершенно безумные — очень уж 30-ый год далеко. Привязка программы к тяжелому ПТК НП и сверхтяжелой ракете — которой нет и не будет ещё 10-15 лет. Денег на её создание (не разработку, а именно создание) в ФКП 2016-2025 не заложено.

Связка люди-автоматы совершенно не продумана (где управление роверами с орбиты без запаздывания сигнала, например?). Да и сами автоматические миссии до 2025 года не очень-то интересные (даже нормальных луноходов не планируется, не говоря уже про лунолеты). Лунная орбитальная станция то появляется в планах, то исчезает. В «крайней» версии от неё, похоже, всё-таки отказались. «Ядерный буксир» — гордость России, не является ключевым элементом программы.

Опять на двух стульях — это и не «флаг на Луне любой ценой» (слишком всё долго — у государства появится желание «выпрыгнуть из лунного поезда, который ели-ели ползет») и не Луна — ресурсная база (нет толковой многоразовой лунной транспортной системы, не прописана в качестве первоочередной задачи выработка топлива/энергии из местных ресурсов).

Поскольку принцип «критикуя – предлагай» никто не отменял, представляю вашему вниманию очередную презентацию нашего проекта «Луна семь» 🙂 Первые пилотируемые пуски на Луну в рамках нашего предложения запланированы на 2022 год. И это вполне реальный срок — если руководство страны проявит политическую волю. Ещё немного про «Луну семь».

Селеноход — проект изучения Луны при помощи посадочного модуля и лунохода, разрабатывавшийся российской командой в рамках конкурса Google Lunar X PRIZE с октября 2007 года. Изначально вес лунохода составлял 15 кг, но в процессе разработки снизился до 5. 1 мая 2013 года первый макет лунохода был представлен и испытан на американской базе MRDS (Mars Desert Research Station), имитирующей ландшафтные условия Марса, в некоторой степени схожей с лунными. 18 декабря 2013 года проект «Селеноход» был закрыт в связи с отсутствием спонсоров и инвесторов.

© 2017 Журнал научно-технического творчества педагогов и школьников "Главный конструктор"