СТАРТ ЗА СТАРТОМ

Вспомним, например, путь, пройденный нами по лунным трассам. Еще не улеглось в памяти человечества волнение, вызванное известием о том, что Земля обзавелась первым искусственным спутником, а планету облетела новая сенсационная весть: советская автоматическая станция «Луна-1» устремилась к Луне. Это было 2 января 1959 года. Как известно, станция пролетела вблизи ночного светила и вышла на околосолнечную орбиту. Станция выполнила на трассе Земля — Луна исследования межпланетной среды, магнитного поля, корпускулярных излучений Солнца и космических лучей.

В сентябре того же года состоялся новый старт. «Луна-2» достигла поверхности естественного спутника Земли. Это был первый перелет с одного небесного тела на другое.

Чем примечательны были эти первые старты к Луне? Прежде всего тем, что надо было взять рубеж второй космической скорости — около 11 километров в секунду. И этот рубеж, казавшийся фантастическим в те времена, был взят. Но одного этого принципиально нового шага в развитии космической техники было бы недостаточно для выполнения лунной миссии автоматических станций. Нужна была ювелирная точность в реализации расчетного режима работы двигателей всех ступеней ракеты, ибо отклонение скорости ракеты в конце участка разгона всего на несколько метров в секунду по сравнению с расчетной, отклонение ракеты хотя бы на полградуса от расчетного направления неизбежно привело бы к промаху.

Нужны были и точнейшие расчеты, и величайшая четкость работы техники, и тщательная подготовка старта. Запуск ракеты с Земли к Луне — это по сути стрельба с вращающегося шара по цели, которая в свою очередь движется вокруг этого шара. Достаточно промедлить с моментом старта всего на полторы минуты, и даже идеальная точность в соблюдении режима работы двигателей и заданного направления полета не поможет: ракета пройдет мимо цели. «Луна-2» стартовала с точностью до секунды. Это свидетельствовало о высокой надежности всех систем стартового комплекса космодрома, о безупречно продуманной организации всей работы по подготовке к пуску ракеты.

Прошло меньше месяца, и советские исследователи космоса отправили в путь новую автоматическую станцию. С ее помощью впервые в мире была решена новая задача. Речь идет о фотографировании обратной стороны Луны с борта станции «Луна-3». 7 октября 1959 года объективы ее фотоаппарата увидели то, что веками было скрыто от глаз человека. Облетев Луну, станция передала снимки ее обратной стороны на Землю по телевизионному каналу связи. Научным итогом этого полета явилось создание первого «Атласа обратной стороны Луны» и первого лунного глобуса.

Заметим, что фототелевизионная система получения и передачи изображений из космоса, установленная на станции, оказалась очень эффективной.

В ходе подготовки к полету «Луны-3» конструкторам космической техники пришлось решить новую сложную проблему, которая не возникала в первых лунных рейсах. Для того чтобы получить четкие изображения лунной поверхности, необходимо, чтобы станция сохраняла строго определенное положение в пространстве на протяжении всего сеанса космической фотосъемки. Представьте себе на миг, что за снимки получатся, если фотограф во время съемок будет кувыркаться. Нужна была автоматическая система ориентации, способная развернуть станцию в нужном направлении относительно Луны и устойчиво удерживать ее в рабочем положении, чтобы объективы фотоаппарата неподвижно смотрели на обратную сторону Луны, а не куда-нибудь в бездны космоса. Эта сложная научно-техническая задача была также успешно решена.

Новый крупный шаг в познании природы естественного спутника Земли был сделан после того, как автоматы научились доставлять научную аппаратуру на поверхность Луны и на окололунную орбиту. Событие, начавшее этот этап развития космонавтики, произошло 3 февраля 1966 года. Советская станция «Луна-9» мягко опустилась в восточной части Океана Бурь. Как известно, она передала на Землю лунную панораму. Люди впервые смогли, что называется, в упор увидеть, как выглядит поверхность Луны, разглядеть на ней мельчайшие камешки и углубления. Прилунение станции развеяло гипотезу, согласно которой поверхность Луны покрыта толстым слоем пыли, грозящим поглотить любой аппарат, опустившийся на нее.

В ходе подготовки к этому труднейшему в техническом смысле эксперименту создатели наших ракетно-космических систем провели серию пусков автоматических станций на Луну. Это было необходимо для того, чтобы отработать весь арсенал средств, обеспечивающих мягкую посадку. В частности, речь идет о системе ориентации станции на центр Луны, о тормозной двигательной установке, которая должна была менее чем за минуту погасить колоссальную скорость станции, подлетающей к Луне, доведя ее практически до нуля в момент соприкосновения с поверхностью. Наконец, нужно было отработать сложный комплекс аппаратуры, способной самостоятельно принимать решения по управлению тормозной установкой во время спуска.

В феврале 1966 года мы узнали, что отечественные ученые и конструкторы великолепно справились с преодолением технических трудностей, преграждавших путь к поверхности Луны, лишенной атмосферы.

В декабре 1966 года вторая наша станция мягко опустилась на поверхность Луны. Это была «Луна-13». Она не только передала на Землю лунную панораму, но и положила начало непосредственным экспериментальным исследованиям на поверхности Луны. Механический грунтомер и радиационный плотномер, которые были размещены на борту станции, позволили получить ценную информацию о свойствах лунного грунта.

Станции, совершившие мягкую посадку на Луну, позволяли самым непосредственным образом очень детально изучать небольшой участок поверхности вокруг космической лаборатории. Эти, бесспорно, крайне важные локальные исследования надо было сочетать с обстоятельными глобальными исследованиями всей лунной поверхности и окрестностей Луны. Вот почему еще одним из направлений нашей протраммы стало создание и использование искусственных спутников Луны.

Произошло это в марте 1966 года. «Луна-10» — так называлась новая станция — была очень точно выведена на траекторию пролета мимо Луны. Высокое совершенство систем ориентации и управления тормозной двигательной установкой позволило безукоризненно осуществить маневр перевода станции на орбиту спутника Луны. В 1966 году на окололунную орбиту были выведены еще две автоматические станции — «Луна-11» и «Луна-12».

Изучение того, как менялись со временем орбиты этих трех спутников, позволило получить представление о характеристиках гравитационного поля Луны. Приборы, установленные на спутниках, регистрировали рентгеновское, инфракрасное и гамма-излучение Луны, выясняли физические свойства межпланетной среды в ее окрестностях. Окололунная орбита оказалась чрезвычайно удобным местом для проведения фотосъемок различных районов поверхности. В частности, снимки Луны со сравнительно небольшой, орбитальной высоты были сделаны с борта станции «Луна-12» и переданы на Землю. Впоследствии на окололунную орбиту выводились еще две станции — «Луна-14» и «Луна-15».

Итак, в 1966 году советская космическая техника надежно решила сложнейшую проблему межпланетных перелетов — мягкую посадку на поверхность небесного тела, лишенного атмосферы. Исследования, проведенные с помощью станций, садившихся на Луну и работавших на окололунной орбите, обогатили науку новыми данными.

Во всех этих экспериментах научная информация поступала на Землю только по линиям радио и телевизионной связи. Но по ним можно передать далеко не все. Необходимо было научиться возвращать автоматические станции из межпланетных рейсов на Землю, чтобы ученые могли непосредственно получать первичные материалы, накопленные в полете. Например, негативы снимков поверхности Луны и планет, доставленные на Землю, несут в себе несравненно более точную и подробную информацию по сравнению с изображениями, переданными по линиям космической связи. К сожалению, радиотехникам пока не удается избавиться от различных помех и искажений, которые вносятся в изображения при их передаче по телевизионным каналам из дальнего космоса.

Словом, перед создателями ракетно-космических систем встала проблема возвращения на Землю автоматических аппаратов, летящих со второй космической скоростью. Она была значительно сложнее, нежели проблема возвращения искусственных спутников Земли, скорость которых гораздо меньше. Когда межпланетная станция подлетает к Земле, при входе ее в атмосферу возникает ударная волна, слой воздуха около поверхности аппарата разогревается до 11 тысяч градусов. Это больше, чем температура поверхности Солнца. И в этих условиях космический аппарат должен выстоять, сохранить в целости все научные материалы, накопленные в ходе полета. Труднейшая задача создания тепловой защиты, позволяющей космическим аппаратам невредимо пройти сквозь огненную купель при стремительном спуске в атмосфере, была успешно решена.

В сентябре 1968 года состоялся старт автоматической станции «Зонд-5». Этот полет завершился возвращением на Землю аппарата после облета Луны. Помимо той трудности, о которой упоминалось выше, для успешного завершения полета надо было решить еще одну проблему. Речь идет о необычайно высоких требованиях к точности управления полетом возвращающейся станции на подступах к атмосфере Земли. Если бы станция не попала в расчетный коридор входа в атмосферу, то она либо разрушилась бы от чрезмерных перегрузок, либо, скользнув в верхней атмосфере, пролетела бы мимо земного шара. Чтобы уверенно вести космический аппарат по трассе возвращения, нужны были очень точные траекторные измерения, прецизионные системы управления, не говоря уже о комплексе бортовых систем, которые должны были абсолютно точно подправлять траекторию полета станции по командам с Земли и четко реализовать всю последовательность операций во время спуска в атмосфере. Полет «Зонда-5» был одним из труднейших экзаменов технической зрелости советской космонавтики. И он был сдан успешно.

Меньше чем через два месяца после возвращения «Зонда-5» с. космической трассы Земля — Луна состоялся запуск автоматической станции «Зонд-6». Она тоже облетела Луну и вернулась на Землю. В эксперименте со станцией «Зонд-6» предстояло отработать систему управляемого спуска с возвращением в заданный район. Как известно, и эта задача была решена.

Неутолимая жажда познания движет исследователями Вселенной. Ракетно-космическая техника все полнее удовлетворяет запросы ученых, снаряжающих автоматические лаборатории в дальние походы за новыми данными об окружающем мире.

Как мы видели, в процессе подготовки технических средств для исследований Луны автоматическими аппаратами советские ученые практически на всех узловых этапах становления космической техники смело и успешно прокладывают путь по целине. Но такова логика развития науки, что накопление знаний неизбежно приводит к постановке новых вопросов. Следовательно, перед теми, кто кует могучее орудие познания — ракетно-космическую технику,- встают новые задачи.

Сегодня мы стали свидетелями очередного космического эксперимента. Советская автоматическая станция «Луна-16» находится на лунной поверхности. Это означает, что исследователи Луны получат новые сведения об естественном спутнике нашей планеты.

Б. КОЛТОВОЙ

Одна из характерных особенностей глобального строения Луны — наличие на видимой стороне экваториального пояса «морей» — обширных равнин, покрытых мощными и протяженными лавовыми излияниями, поверхность которых усеяна бесчисленным количеством кратеров.

На первых этапах изучения Луны посадка в морских районах значительно легче и безопаснее, чем на «материках» — горных областях с сильно изрезанным рельефом. Следует отметить также, что образование лунных «морей» было одним из самых важных этапов в истории развития нашего ночного светила и их изучение представляет огромный научный интерес. Оно поможет нам установить хронологию важнейших событий на Луне в «морской и послеморской» периоды ее жизни и получить сведения о характере процессов разделения планетных тел на оболочки разного состава. Эти исследования в перспективе могут пролить свет также и на общие закономерности вулканических процессов на планетах, что имеет огромное значение и для наших земных дел.

Точка, отмечающая место посадки «Луны-16», находится в восточной части экваториальной зоны Луны. Море Изобилия с поперечником около шестисот километров расположено несколько обособленно и отделяется от остальных «морей» горными хребтами. Как и большинство других лунных «морей», Море Изобилия прошло сложный путь формирования, а в его развитии может быть выделен ряд этапов: образование мощной котловины — морского дна, заполнение моря лавовыми излияниями и, наконец, образование на поверхности моря кратеров различного размера, определивших сегодняшний образ поверхности Механизм образования лунных кратеров еще не является общепризнанным. Однако можно предполагать, что среди них есть как кратеры эндогенно-вулканического происхождения, так и кратеры, возникшие в результате бомбардировки поверхности Луны космическими телами различных размеров — от мельчайших микрометеоритов до астероидов и комет. Однако непосредственно в районе посадки крупные кратеры отсутствуют.

Изучение Моря Изобилия является важным звеном в исследовании поверхности Луны для получения всеобъемлющей картины строения ближайшего к нам небесного тела.

А. ИВАНОВ,
кандидат геолого-минералогических наук

ЛУННЫЙ МИНЕРАЛ

С появлением космической техники возможности исследований Луны значительно расширились. В 1966 году на орбиту вокруг Луны был выведен первый спутник Луны — советская автоматическая станция «Луна-10», на борту которой находился гамма-спектрометр, определявший характер лунной породы по содержанию в ней естественных радиоактивных элементов. Именно тогда впервые было установлено, что на Луне имеются изверженные породы, по своему составу наиболее близкие к широко распространенным в земной коре изверженным породам основного состава. Это позволило советским ученым во главе с академиком А. П. Виноградовым дать обоснованные заключения о происхождении и эволюции лунных пород.

Через два года впервые в лабораториях ученых было начато исследование «лунных камней», доставленных «Аполлоном-11» прямо с поверхности естественного спутника Земли. Что же стало известно нового?

Прежде всего следует отметить, что подтвердились все основные данные о составе, структуре и свойствах лунной породы, полученные в последние годы с помощью советских и американских автоматических лунных станций. Знакомство с лунной породой в земных условиях не принесло сенсационных неожиданностей. Вместе с тем возможность использования для исследований сложнейшего лабораторного оборудования положила начало новому этапу в изучении Луны.

Как известно, первые образцы лунной породы были доставлены из «морских» районов — из Моря Спокойствия и Океана Бурь. Лунная поверхность в этих районах имеет довольно гладкий рельеф. Поверхностный слой лунного вещества здесь оказался рыхлой мелкозернистой слабосвязанной породой коричневато-сероватого цвета. Глубина этого рыхлого слоя в разных местах различна и, очевидно, составляет несколько метров. Плотность и прочность породы у самой поверхности мала, но с глубиной возрастает. Так, например, под ногами космонавтов она проседала на глубину до 5—10 сантиметров. Измеренная в лабораторных условиях удельная плотность лунного кристаллического вещества составляет 3,1 грамма в кубическом сантиметре — это несколько выше, чем средняя плотность пород земной коры, равная 2,7 грамма в кубическом сантиметре. Однако плотность поверхностного слоя лунной породы в естественном залегании приблизительно в два-три раза меньше, что указывает на ее высокую пористость, а это было известно из более ранних экспериментов.

Поверхностный слой Луны образовался в результате разрушения коренной лунной породы под воздействием целого ряда космогенных факторов, таких, как удары крупных и микрометеоритов, облучение космическими лучами и солнечным «ветром», воздействие глубокого вакуума и больших температурных колебаний. Однако на Луне встречаются и фрагменты плотной кристаллической породы, которые также были собраны космонавтами. Эти фрагменты, очевидно, были выброшены из ближайших кратеров.

Исследование лунных образцов позволило различить четыре основных типа пород: мелкозернистые пористые изверженные породы; крупнозернистые изверженные породы; брекчия (обломки изверженных пород и минералов, многие из которых подвергнуты расплавлению в результате метеоритных ударов) и реголит (мелкие частицы, пыль). Химический состав всех типов оказался почти идентичным, за исключением реголита, имеющего небольшие примеси метеоритного вещества и, очевидно, вещества, характерного для лунных континентов (или горных районов).

Так, например, образцы породы из Моря Спокойствия содержат 40—45 процентов кислорода, 17—21 — кремния, 12—16 — железа, 6—8 — кальция, 4—7 — алюминия, приблизительно столько же титана и магния. Остальные элементы содержатся в долях процента. Породы из Океана Бурь содержат в среднем в 2—3 раза меньше титана, имеют меньше натрия, циркония, бария и рубидия, но зато в них имеется несколько больше магния, кобальта, ванадия и скандия. По количеству основных породообразующих элементов породы обоих районов мало различаются. Вместе с тем большая часть всех исследованных образцов по химическому составу оказалась отличной от земных пород и метеоритов.

Как известно, горные породы характеризуются не только химическим составом, но и входящими в них основными минералами, их содержанием, структурой. Надо сказать, что основными минералами, составляющими лунную породу, являются ильменит, плагиоклаз и пироксен. Однако по размеру зернистости лунные образцы значительно различаются.

Минералогически лунную породу можно определить как породу базальтового типа в широком смысле этого понятия. Если назвать ближайший аналог лунной породы, то мнение большинства исследователей сходится на базальтовых ахондритах.

В лабораторных условиях были исследованы также и многие физические свойства лунной породы. В частности, была обнаружена ее люминесценция (свечение) под воздействием заряженных частиц, рентгеновского излучения, ультрафиолетового излучения и т. п. Новые данные получены также и об отражающей способности и оптической поляризации лунных образцов. Но до сих пор остается неясным, почему лунный грунт имеет такой темный цвет.

Теплопроводность пылевого слоя оказалась приблизительно в 1000 раз меньше, чем коренной породы, однако теплоемкость их приблизительно одинакова. Интересными оказались результаты исследования магнитных свойств лунного вещества, в котором содержится в мелкодисперсном состоянии чистое железо. Этого количества железа достаточно для объяснения наблюдаемых магнитных свойств лунных образцов. Ряд исследователей обнаружил остаточную природную намагниченность, которая относительно стабильна по сравнению с намагниченностью во многих земных образцах. Высказывается предположение, что она возникла в результате воздействия сильного магнитного поля, значительно большего, чем наблюдается в настоящее время у Луны.

Особенно важная информация была получена в результате исследований изотопного состава некоторых элементов, который отображает в какой-то мере историю Луны в целом. Изменения в изотопном составе могут быть связаны с различными физическими процессами, происходившими на Луне в прошлом, с химическим разделением вещества, с естественным радиоактивным распадом, воздействием космического и солнечного излучения и т. п. Так, например, по изотопному составу кислорода была определена температура кристаллизации лунной породы, которая оказалась равной 1200—1300° С. Сравнение изотопных температур лунной породы с земными базальтами позволяет предполагать, что крупнозернистые лунные породы остывали в условиях очень низкого содержания воды. Кстати, следует заметить, что все лунные образцы показали исключительную сухость, однако может оказаться, что это характерно лишь для поверхностных пород.

По соотношению некоторых изотопов калия и аргона, рубидия и стронция, урана и свинца был определен возраст лунной породы, по крайней мере в Море Спокойствия, который составлял около четырех миллиардов лет. Это то время, когда произошла кристаллизация породы в застывшей лаве. Столь древняя порода на Земле встречается довольно редко, к тому же она обычно покрыта толщей осадочной породы.

По соотношению некоторых космогенных изотопов (образовавшихся при облучении лунной породы солнечными или космическими лучами) было определено время, в течение которого поверхностный слой лунного вещества подвергался воздействию излучения. Оно оказалось равным примерно 600 миллионам лет. Это указывает на сравнительно небольшую скорость образования поверхностного слоя.

Наконец, по следам космических частиц в веществе была определена скорость эрозии открытых поверхностей породы, которая составляет приблизительно одну миллионную часть миллиметра в год. Таким образом, многие миллионы лет потребуются, чтобы любой из космических аппаратов, находящихся сейчас на Луне, превратился в лунную пыль.

Надо сказать, что поверхностный слой лунного вещества — лунная пыль — предмет особого внимания с инженерной точки зрения. Она покрывает всю поверхность, и с ней в первую очередь имеет контакт любой космический аппарат, совершающий посадку на Луну. Ее основные составляющие — осколки пород и обломки кристаллов, темное стекло, содержащее многочисленные железисто-никелевые включения, прозрачное стекло однородного состава. Средняя плотность пылевых частиц — около 3 граммов в кубическом сантиметре. Все они имеют на поверхности микроуглубления от ударов микрометеоритов.

Микроскопические исследования показали, что, чем меньше размер частиц, тем больше среди них стеклянного материала. Одним из основных открытий в исследовании пыли оказалась адгезия (слипание частиц). Как установлено, такие свойства породы объясняются полным отсутствием в ней свободной воды и кислорода. Однако, несмотря на высокую адгезию, несущая способность этой породы невысока, что объясняется низким сопротивлением трения, связанным с присутствием большого числа стеклянных шариков среди частиц малых размеров.

Конечно, еще далеко до решения главных проблем в изучении Луны — ее происхождения и эволюции, однако исследование лунного вещества позволило сделать еще один шаг на пути к их решению. Сейчас исследована порода главным образом морских районов с гладким и сравнительно однообразным рельефом. Мы не знаем, какие породы слагают лунные континенты (а им принадлежит значительно большая часть лунной поверхности), что залегает на глубине хотя бы нескольких метров от поверхности, каково происхождение и каков характер породы лунных кратеров различного вида и возраста, что составляет основу различных лунологических структур. Совершенно очевидно, что необходимы данные о лунной породе различных районов.

Вместе с тем на основе сведений, полученных в настоящее время с помощью советских и американских автоматических станций, а также лабораторного изучения лунного вещества, уже сейчас создаются определенные представления о происхождении и эволюции лунной породы.

В результате многих дискуссий, которые состоялись за последнее время, большинство ученых пришло к мнению, что Луна образовалась либо в результате захвата ее Землей, либо из первичного протопланетного облака, из которого образовалась и Земля. Теория образования Луны за счет отрыва ее от Земли в настоящее время не находит каких-либо убедительных подтверждений.

Независимо ог ее происхождения, Луна, очевидно, так же как и Земля, претерпевала в начальный период своего существования разогрев за счет тепла, выделявшегося при распаде естественных радиоактивных элементов. При этом происходила дифференциация лунного вещества и выход на поверхность наиболее легкоплавкой фракции, которая, остывая, образовала лунную кору. Сейчас ряд ученых придерживается мнения, что первоначально могла образоваться менее плотная кора, которая затем была пробита метеоритными ударами или вулканическими извержениями, в результате чего произошло излияние магмы и образование более плотной породы, то есть той, которая исследовалась в лабораториях. Первичная лунная кора, состоящая из более легкой породы, очевидно, может быть обнаружена на лунных «континентах».

Все данные анализа лунного вещества указывают на то, что застывание лавы и кристаллизация породы имели место не менее чем 3,5 миллиарда лет назад. Застывание лавы шло быстро. В процессе остывания, очевидно, также происходила дифференциация вещества. Возможно, что на дне лавовых озер образовались слои железо-титановых окислов большой плотности, возможны также локальные слои минералов разной плотности на глубине в несколько километров. Видимо, с этим связаны необычные сейсмопроводящие свойства Луны, которая, образно говоря, звенит, как колокол, при ударе о нее инородных тел.

Еще несколько лет назад, до запуска лунных станций, существовало множество различных гипотез о происхождении и эволюции Луны. Теперь с каждым годом все меньше остается экзотических предположений, появляется больше научных фактов, раскрытых явлений, решенных задач. Все это позволяет значительно сузить круг различных гипотез о происхождении и эволюции Луны. Новые данные все больше склоняют нас к определенным представлениям, из которых следует, что Луна образовалась внутри Солнечной системы и, по-видимому, ее развитие шло по тому же пути, что и развитие планет. Вместе с тем значительно меньший размер Луны привел к целому ряду особенностей в ее развитии. Именно вследствие этого на Луне по-иному шли эндогенные процессы. В результате этого у Луны нет ядра, как у Земли, она имеет малую среднюю плотность, тонкую кору.

Малый размер Луны не мог не отразиться и на процессах, происходящих на ее поверхности.

В частности, у лишенной атмосферы Луны поверхность оказалась открытой для постоянного воздействия различных космических факторов, которые по-иному меняют ее облик. При этом существенная разница между Луной и Землей заключается в том, что события, происходившие на Луне в давно прошедшие времена, сохранили свои следы на ее поверхности, тогда как на Земле большинство их покрыто толщей осадочных пород. Поэтому Луна представляет не только «космический» интерес — она «зеркало», в котором отображена история нашей планеты на ранней стадии ее существования.

Ю. СУРКОВ,
доктор физико-математических наук

— Георгий Иванович, как Вы оцениваете полет станции «Луна-16»?

— Полет еще не завершен, впереди возвращение на Землю, но уже сейчас можно смело утверждать, что это большой успех советской космонавтики. Впервые с помощью автоматического аппарата решается задача по доставке на Землю лунного грунта. Особую сложность представляет автоматическая посадка в заданном районе, автоматический забор грунта и автоматический старт с лунной поверхности. Осуществление мягкой посадки на Луну требует проведения очень точных операций на борту станции, безошибочного определения параметров траектории на участке спуска: высоты, скорости и углового положения во время снижения, сравнения этих параметров с расчетными значениями, определения разницы между ними, выдачи управляющих сигналов на двигатели для ликвидации рассогласований. Малейшая ошибка может привести к «перекосу» прилуняющейся станции или излишнему ее разгону, и тогда... посадка не будет мягкой.

Весьма сложной задачей была разработка и создание рациональной конструкции автомата для забора грунта в лунных условиях. При этом крайне важно было сохранить структуру образца лунного грунта. Создание такого автомата даже для работы в земных условиях является сложной инженерной задачей.

Не менее ответственная операция — взлет с Луны. Для старта ракет на Земле созданы космодромы — сложнейшие инженерные автоматизированные сооружения. А кто построит их на Луне? Посадочная платформа станции «Луна-16» и явилась тем космодромом, с которого стартовала ракета с образцами лунного грунта. Но ведь надо было не просто оторваться от поверхности, преодолев лунное притяжение, а выйти на определенную траекторию, ведущую к Земле. Для этого необходимо придать космической ракете строго определенный импульс и по величине, и по направлению.

Овладение полностью автоматическим взлетом и посадкой — исключительно важный этап освоения космического пространства. Даже в пилотируемых полетах такая автоматическая система, способная в случае надобности заменить человека, необходима.

— «Луна-16» должна доставить на Землю лунное вещество. Какое это имеет значение на нынешнем этапе развития космонавтики и какую роль такого рода эксперименты будут играть в будущем?

— Прямое исследование лунной поверхности только началось. Пока «лунные камни» доставлены на Землю американскими космонавтами только из двух районов Луны. И, конечно, каждый образец из нового места представляет колоссальный интерес для ученых. Море Изобилия, где станция «Луна-16» взяла образец лунного вещества, расположено примерно в тысяче километров от ближайшего из обследованных районов. Исследование этого грунта в земных условиях с использованием самых современных методов бесспорно расширит наши представления о Луне.

Для того чтобы изучить «биографию» Луны, попытаться проникнуть в тайну происхождения нашей спутницы, выяснить историю Солнечной системы, необходимо исследовать многие участки лунных морей и континентов, заглянуть в кратеры, углубиться внутрь лунной коры. На мой взгляд, эту задачу и проще, и дешевле смогут выполнить автоматические станции. Потому что для поддержания жизненных условий и обеспечения полной безопасности при полете человека нужны сложные высоконадежные бортовые автоматы с многократным дублированием, а следовательно, и значительно более мощные ракетоносители. Кроме того, жесткие медицинские ограничения, которые, видимо, еще будут действовать очень долгое время, не дают возможности наиболее квалифицированным ученым принять участие в этих полетах. А ведь, как известно, опыт приходит с годами,

Есть выход из этого положения. Сейчас за рубежом проводятся эксперименты, в которых космонавт действует по подсказкам опытных геологов, наблюдающих за его действиями по цветному телевизору. Но с таким же успехом лучшие специалисты Земли могут руководить по радиолинии действиями автоматов, обладающих достаточно широкими возможностями.

Все предыдущие советские и американские лунные автоматические станции в сущности были пассивными «наблюдателями», собирающими и передающими на Землю данные по радиоканалу. А «Луна-16» выполняла роль активного работника, действовавшего по командам с Земли. Будущее за такими автоматами-исследователями.

— Расскажите, пожалуйста, немного о бортовой автоматике, с помощью которой было добыто лунное вещество.

— Наверное, на выставках многие видели, как работает оператор с радиоактивными изотопами. Сам он не подвергается риску облучения и может действовать с помощью механических рук. Точно так же без риска для себя ученые действовали на Луне. Только здесь «руки» протянулись на четыреста тысяч километров. Электрический бур по команде с Земли углубился в лунный грунт и, не нарушив его структуры, взял образец. Затем «рука» упаковала образец грунта в специальный контейнер возвращаемого аппарата и загерметизировала его.

Как видите, все это довольно сложные операции. И это только начало пути активно работающих автоматов, способных возвращаться на Землю. Принципы, заложенные в действия «Луны-16», позволяют нам протянуть «руки» в космос на десятки и сотня миллионов километров и проводить автоматические исследования на дальних планетах.

— Как, на Ваш взгляд, должны распределяться роли между человеком и автоматами в освоении космоса?

— Вопрос этот сложный, и я могу высказать только свою личную точку зрения. Конечно, космос исследуется человеком и для человечества. Но во многих случаях его можно исследовать и сидя на Земле — руками автоматов. «Удельный вес» человека и автоматов в космических исследованиях будет меняться по мере развития техники. Я считаю, что сейчас для человека пришла пора выйти на орбитальные станции, причем их орбиты могут захватывать даже окололунное пространство. Но эти станции должны быть, на мой взгляд, пока просто посещаемыми. Человек может какое-то время работать там, менять приборы, настраивать их. забирать материалы некоторых исследований и возвращаться на Землю, а станция должна действовать до следующего посещения в автоматическом режиме. Такие станции могли бы открыть новый этап в изучении Вселенной.

Что касается исследования Луны, то, по-видимому, полезны кратковременные посещения ее человеком. Длительно работающая экспедиция, которая будет неизбежно обладать лишь ограниченными средствами передвижения, по-моему, принесет все-таки в глобальном изучении Луны меньше пользы, чем, скажем, орбитальная окололунная станция с людьми, обладающими «набором» автоматов, способных опускаться на Луну, передвигаться там, проводить научные исследования и возвращаться назад. Но этот вопрос нуждается в проработке и экономической оценке. Луна как платформа для астрономических исследований, на мой взгляд, также проигрывает в сравнении с орбитальными станциями.

В исследовании планет автоматы идут и должны идти впереди человека. Дальние и большие планеты в обозримом будущем, видимо, человеку будут недоступны. И автоматы, способные проводить активные эксперименты на большом расстоянии и, может быть, возвращаться на Землю, здесь незаменимы. Прообраз этих автоматов будущего — сегодняшняя «Луна-16».

Беседу вел Б. КОНОВАЛОВ

ВЫДАЮЩЕЕСЯ ДОСТИЖЕНИЕ

Академик Б. ПЕТРОВ

Задолго до запуска первой лунной космической ракеты советские ученые анализировали основные направления и этапы изучения извечного спутника Земли. Было ясно, что полеты космических аппаратов к Луне занимают особое место в общей программе изучения космоса.

Совершенно очевидна огромная роль исследования физических условий на Луне, ее рельефа, свойств и состава лунного грунта, геологии.

В будущем Луна может стать удобной базой для астрономических приборов и даже организации автоматической обсерватории, для проведения всевозможных технических и биологических экспериментов.

Учитывая большое значение полетов космических ракет к Луне для науки и техники, необходимо было выбрать такие направления создания конкретных средств, которые обеспечивали бы последовательное и вместе с тем незамедлительное получение необходимой информации.

Анализ процессов развития ракетно-космических средств и полученных с их помощью результатов показал, что программу изучения и освоения Луны и окололунного пространства можно было бы укрупненно представить в виде двух этапов:

— предварительные (рекогносцировочные) исследования с помощью автоматических аппаратов;

— дальнейшее всестороннее систематическое исследование и освоение автоматическими и пилотируемыми средствами для более широкого использования полученных достижений в научных и народнохозяйственных целях.

В изучении космического пространства, Луны и других небесных тел Солнечной системы в нашей стране ведущая роль сейчас отводится автоматическим аппаратам. Возможности автоматов в этих исследованиях возрастают с каждым годом.

Беспилотные космические аппараты обеспечивают проведение не только научных исследований в космосе, но и решение технических задач отработки в натурных условиях космических аппаратов, в том числе и пилотируемых.

Успешные рейсы советских автоматических станций серии «Луна», «Венера», «Марс», «Зонд» и американских «Рейнджер», «Сервейор», «Лунар орбитэр» и «Маринер» продемонстрировали высокую эффективность автоматических систем.

Комплекс научных и технических задач, решение которых возлагалось на отечественные лунные аппараты, составлялся с учетом накопленных сведений и усложнялся с каждым последующим запуском. Первые три советские космические ракеты были направлены в сторону Луны по трем различным траекториям: пролетной, попадающей и облетной. В дальнейшем был осуществлен запуск на окололунную орбиту. Не говоря обо всем объеме информации, полученной с помощью этих ракет, интересно отметить, что с самого начала были апробированы космические трассы, которые относятся к различным принципиально возможным видам траекторий полетов к естественному спутнику Земли.

Сейчас, на 13-м году космической эры, вполне отчетливо подтверждаются практикой основные принципы планомерного развития космических исследований: от рекогносцировочных полетов к детальному изучению космоса и небесных тел, а затем — к их использованию для научных и народнохозяйственных целей.

Успешный полет «Луны-16», возвращающейся к Земле с образцами лунного грунта, является новым крупным достижением советской науки и техники. Здесь особенно ярко продемонстрированы огромные возможности, которые раскрывают перед человечеством автоматические устройства и системы управления. Автоматы вывели ракету на околоземную орбиту, перевели затем на траекторию полета к Луне, восприняли и выполнили команды о коррекции траектории, обеспечили мягкую посадку на Луну. Автоматический бур осуществил взятие пробы лунного грунта, а затем манипулятор провел сложнейшую операцию: закладку грунта в возвращаемый аппарат и его герметизацию. Дальше последовали: автоматическое наведение возвращаемой ракеты на траекторию полета к Земле, автоматический старт с Луны. Чтобы представить себе сложность этих операций, рассмотрим, например, процесс мягкой посадки. Аппарат, летящий к Луне со скоростью 2 километра в секунду, надо с помощью ракетных двигателей затормозить перед самой поверхностью так, чтобы он «завис» над Луной на высоте около двух метров. Это значительно сложнее задачи, поставленной перед водителем автомобиля, — остановить с полного хода машину вплотную к стене.

Станция «Луна-16» кроме основной задачи — взятия лунного грунта — выполнила на Луне ряд научных исследований. Производились неоднократные замеры температуры и уровня радиации. При этом измерялось угловое положение станции относительно местной вертикали, проверялось функционирование различных агрегатов и бортовых систем после посадки.

Используя последнюю ступень станции «Луна-16» как стартовую платформу, космическая ракета со спускаемым аппаратом по команде с Земли стартовала с лунной поверхности и, выйдя из зоны притяжения Луны, направилась к Земле.

Проникая в новую область космоса или достигая другого небесного тела, мы сталкиваемся с крайне редкой в «земной» практике ситуацией, когда физические условия определяются с необычно большим «допуском», характеризуемым множителем в десятки, сотни и тысячи раз. Например, на Земле мы не встречаем такой ситуации, когда расстояние оценивается: «от миллиметра до километра», или вес — «от грамма до тонны», но в космосе подобная ситуация нередка. Так, давление атмосферы у поверхности Венеры до полета к ней «Венеры-4» оценивалось: «от единиц до сотен атмосфер», а магнитное поле Венеры «от десяти гамм до миллиона гамм» («гамма»— единица измерения напряженности слабых полей, равная одной стотысячной доле эрстеда).

В этих случаях требуется «рекогносцировочное» исследование, выполняемое автоматическими аппаратами, передающими вначале небольшую, но крайне важную первичную информацию.

Рекогносцировочные аппараты — это автоматы, крайне надежные, приспособленные к широкому диапазону возможных условий: для получения научных данных здесь используются радиотелеметрические и простейшие телевизионные средства.

Типичным примером рекогносцировочных аппаратов являются: первые спутники, первые лунники, первые аппараты серии «Венера».

Высокая эффективность автоматических аппаратов хорошо продемонстрирована полетами станций «Венера», проникших в глубинные слои горячей и плотной атмосферы Венеры, где температура достигает точки плавления свинца, а давление соизмеримо с давлением воды в океане на километровой глубине.

За рекогносцировочными исследованиями следуют детальные и всесторонние исследования, такие, как: картографирование, долговременные наблюдения за радиационной обстановкой, сравнение различных районов небесного тела и т. п. Эти исследования по своему стилю напоминают географические, океанографические и метеорологические исследования на Земле; этот этап можно назвать «планетографическим». На планетографическом этапе роль автоматов чрезвычайно велика. Но здесь повышаются и требования к ним. На этом этапе требуется передавать большой поток научной информации, а поэтому наряду с радиотелеметрическими и телевизионными средствами используется и метод доставки информации и образцов на Землю.

На планетографическом этапе исследования также можно ставить вопрос о целесообразности пилотируемых полетов на исследуемые небесные тела. Однако, по нашему мнению, это следует делать тогда, когда возможности автоматических средств уже начинают ограничивать объем исследований. Ведь, как правило, полет автоматического аппарата в 20—50 раз дешевле пилотируемого полета. Здесь отсутствует риск, связанный с полетом человека. Поэтому при определении этапов развития советской космонавтики большое внимание уделяется развитию автоматических средств, которые показали свою эффективность на всех этапах космических исследований и будут особенно эффективными при исследованиях далеких планет. Ведь нецелесообразно, скажем, посылать человека в «адские» условия поверхности Венеры, где длительная работа или длительные наблюдения еще долго будут невозможными.

Нецелесообразно и планировать в ближайшее время полет человека к Юпитеру, Сатурну: ведь такой полет длится несколько лет, и одни запасы питания для людей составят десятки и сотни тонн веса.

Поэтому, когда идет подготовка планов проникновения в новые, труднодоступные и неизведанные области космоса, в первую очередь рассматриваются автоматические средства, выполняющие роль надежных, точных и разносторонних «исследователей», незаменимых помощников ученых. Нет сомнений, что со временем автоматические станции столь же успешно опустятся и на поверхность Марса, будут исследовать более далекие планеты. Ракеты-автоматы будут доставлять грузы персоналу орбитальных станций, планетарных лабораторий, приходить на помощь космонавтам.

Цели советской космической программы определяются потребностями науки, народного хозяйства, требованиями научно-технического прогресса. Советский Союз рассматривает космические исследования как великую задачу познания и практического освоения сил и законов природы в интересах человека, в интересах мира на Земле. Укрупненно основные разделы советской космической программы на ближайшее, будущее, по-видимому, можно сформулировать так: в интересах науки — дальнейшее исследование свойств околоземного космического пространства и межпланетного пространства, физической природы и происхождения Луны, планет и Солнца. Другой раздел, тесно связанный с первым, определяется насущными запросами народного хозяйства. Это использование средств космической техники для практических задач связи, метеорологии, навигации, геодезии, сельского хозяйства и разведки полезных ископаемых. Космонавтика способствует научно-техническому прогрессу других отраслей народного хозяйства.

Дальнейшее использование автоматических аппаратов позволит провести еще более обширные исследования в космическом пространстве и на поверхностях Луны и планет. С каждым последующим запуском космического аппарата будут усложняться возлагаемые на него задачи, увеличиваться вес научной аппаратуры и количество экспериментов.

Советские ученые и инженеры работают над развитием теории управления, совершенствуют средства управления, ищут пути эффективного решения все более трудных задач, связанных с последующими этапами исследования космоса.

Космические исследования относятся к фундаментальным исследованиям, результаты которых зачастую трудно предвосхитить, поскольку они могут коренным образом изменить наши взгляды и сложившиеся понятия. Поэтому на первом этапе важно вести исследования широким фронтом без упора на разработку одного-двух аппаратов, пусть даже уникальных и тяжелых. Автоматические разведчики космоса — посланцы человека — движутся по непроторенным путям, навстречу новому, неизведанному, снабжая своих пытливых создателей богатым материалом для открытий.

ЛОГИКА УНИКАЛЬНОЙ ТРАССЫ

Ю. ДАВЫДОВ, Д. КОНСТАНТИНОВ,
инженеры

Такая строгая определенность места посадки осложняла и без того трудную задачу полета на Луну с возвращением на Землю. В этих особых условиях надо было разработать наиболее оптимальную схему полета, гарантирующую посадку в заданном районе Луны и возвращение в заданный район Советского Союза.

На протяжении полета с Земли на Луну необходимо выполнить серию сложных маневров. Для этого надо управлять положением станции в пространстве и работой её двигательных установок. В промежутках между маневрами движение станции подчиняется силам притяжения Земли, Луны, Солнца и планет. Эти силы заставляют станцию двигаться столь же определенно, как железнодорожные рельсы определяют путь движения поезда. Дело заключается только в том, чтобы в результате выполнения маневров попасть на нужный «путь» в космическом пространстве между Землей и Луной.

Задача выведения станции на заданную траекторию решается с помощью приборов ориентации, которые по астрономическим ориентирам — небесным телам — направляют реактивные двигатели, с помощью навигационных радиоизмерений, которые определяют положение и скорость движения станции относительно Земли и Луны, а также с помощью приборов для коррекции и стабилизации станции на траектории. Включение и выключение системы управления производится как автоматически, так и по командам с Земли.

Когда станция приближается к Луне, нужно обеспечить мягкую посадку на ее поверхность. Это означает, что скорость станции относительно Луны должна быть погашена до нуля на расстоянии нескольких метров от ее поверхности. Между тем поверхность Луны в «мельчайших» подробностях, от которых зависит успех мягкой посадки, заранее не известна. Поэтому станция при помощи бортовой аппаратуры управления должна уметь сама «сориентироваться» в зависимости от конкретной обстановки в заданном заранее районе посадки.

Прежде чем объяснять, как решается задача посадки на Луну в таких сложных условиях, рассмотрим некоторые дальнейшие этапы полета, которые определяют условия посадки. Дело осложняется тем, что впоследствии космический аппарат должен стартовать в заданный район на поверхности Земли. Во время прилунения из-за камней и кратеров станция может развернуться и накрениться. Следовательно, ее ориентация в космическом пространстве, известная до прилунения, изменится. Напомним, что при старте к Луне на Земле положение ракеты-носителя в пространстве учитывается с точностью до нескольких угловых минут. Тем не менее по дороге к Луне приходится делать один, а то и несколько корректирующих маневров для исправления погрешностей. Таким образом, прежде чем стартовать с поверхности Луны, необходимо восстановить ориентировку взлетающего аппарата в космическом пространстве. А для этого надо найти не менее двух астрономических ориентиров, «захватить» их в поле зрения оптических приборов и определить в соответствии с их сигналами направление двигателей станции, которая будет стартовать к Земле. Затем нужно определить те маневры, которые обеспечат достижение заданного района Земли, то есть определить направление тяги двигателя и программу полета для возвращения на Землю.

Все автоматические станции, побывавшие на поверхности Луны до сих пор, совершали так называемую «прямую» посадку, то есть посадку непосредственно с траектории подлета к Луне без предварительного выхода на орбиту искусственного спутника Луны. При этом направление движения космического аппарата при подлете к Луне не совпадает с направлением на Землю, а отличается от него примерно на 60 градусов. Вот почему центр возможного района для прямой посадки станций «Луна-9» и «Луна-13» находился на 60-м градусе западной долготы, в Океане Бурь.

Итак, после прямой посадки — маневра, который освоен автоматами,— станция должна была бы стартовать обратно к Земле с поверхности западного полушария Луны. Но в этом случае прямой старт к Земле невозможен: взлетающая станция пошла бы не к Земле, а мимо нее. Поэтому пришлось бы предварительно вывести ее на орбиту искусственного спутника Луны и затем стартовать с нее в удобной точке для перелета к Земле. При этом без коррекции траектории не обойтись, так как программа каждого последующего маневра зависит от точности выполнения предыдущего.

Следовательно, в обратный путь к Земле придется взять и все те приборы, которые нужны были для перелета Земля — Луна. Другими словами, система управления перелетом Земля — Луна — Земля должна находиться на последней ступени ракетно-космического комплекса, возвращающейся на Землю. Будет ли оптимальным такое решение задачи?

Из простейших расчетов ясно, как важно для уменьшения стартового веса всего ракетно-космического комплекса оставить на Луне большую часть веса автоматической станции. Оказывается выгодным даже увеличить состав и вес приборов, необходимых для посадки на Луну, если это может привести к уменьшению веса после старта с Луны.

«Луна-16» была выведена на орбиту искусственного спутника Луны и после ряда маневров мягко прилунилась в Море Изобилия, расположенном в восточном полушарии.

Следует отметить, что протяженность трассы второго торможения над поверхностью Луны от точки схода с орбиты спутника в момент включения тормозной двигательной установки до точки, в которой производится прилунение, равна приблизительно 250 километрам. На таком расстоянии рельеф лунной поверхности даже в равнинных районах лунных «морей» изобилует многими неожиданностями. Поэтому от системы управления требуется почти непрерывное слежение за высотой полета и рельефом Луны, точные и быстрые реакции по мере приближения к поверхности. Такое управление посадкой должно быть автономным, то есть не требующим вмешательства с Земли.

Потребность в системе управления высшего класса— это та цена, которая обусловлена надежным способом возвращения на Землю, и это оправдано уменьшением стартового веса ракетно-космического комплекса.

Для обратного перелета на Землю, после того как станция взяла образцы лунного грунта, необходимо было направить взлетную ракету вертикально вверх. Это направление определяется гироскопическими приборами до старта ракеты с поверхности Луны и сохраняется в течение всего времени работы двигателей на взлете. После того как ракета получила необходимый импульс в заданном направлении, она летит подобно снаряду до входа в расчетную точку земной атмосферы.

Как видите, схема полета выглядит достаточно просто, но чтобы реализовать ее, нужна исключительная точность выполнения всех задуманных операций и быстрые оперативные расчеты. Это требует от людей, управляющих полетом станции, идеально четкой работы, а от бортовых систем — полной надежности. Задача была выполнена. И люди и автоматы справились со всеми трудностями — «Луна-16» на Земле.

БУРОВАЯ НА ДРУГОЙ ПЛАНЕТЕ

И. ЕВГЕНЬЕВ,
инженер

В качестве вышки, необходимой для извлечения из скважины инструмента и колонны труб, в лунной экспедиции применен массивный кожух с заключенной внутри него буровой установкой. Здесь находятся и труба, и устройство, заменяющее лебедку, для извлечения трубы с образцами грунта из скважины.

В земных условиях перенос вышки с места на место можно осуществить с помощью тракторов или при бездорожье могучим вертолетом. На Луне перенос буровой установки осуществляется с помощью двух приводов, способных поднять буровую вертикально вверх над поверхностью Луны и повернуть в горизонтальной плоскости на угол более 100 градусов вокруг станции «Луна-16». Управление буровой осуществляет оператор, сидящий на Земле в пункте управления.

20 сентября в 9 часов московского времени на Луне впервые заработала буровая установка. На Земле буровики привыкли к грохоту своих установок. Если бы на Луне был наблюдатель, то он отметил бы, что буровая работает беззвучно. Это происходит из-за отсутствия воздуха, который передает звуки. Только вблизи буровой можно ощутить легкое дрожание почвы.

Коротко время взятия лунного грунта, а какой длительный и напряженный труд предшествовал ему на Земле. Перед группой конструкторов была поставлена задача подобрать или спроектировать устройство для забора грунта с поверхности или с некоторой глубины на Луне.

В таких случаях прежде всего просматривается все сделанное ранее и делается попытка подбора существующего агрегата. Как говорится, нечего изобретать велосипед, если он изобретен. На столах перед конструкторами появились чертежи и отдельные элементы различных экскаваторов, буровых установок и другого оборудования, с помощью которого делается отбор грунта любой твердости — от сыпучего песка до скальных базальтов. Были установлены контакты с предприятиями и научно-исследовательскими институтами, связанными с добычей полезных ископаемых. Консультации брали у геологов и шахтеров, у строителей-экскаваторщиков и землекопов. Подробно проанализировав различные типы землеройных машин, за основу разработок приняли буровое устройство, многоковшовый экскаватор и шнековое подающее устройство. После изготовления этих трех механизмов и длительных натурных испытаний окончательно было принято решение применить буровое устройство.

Буровое устройство было изготовлено в нескольких вариантах и задолго до установки на космическую станцию проверено в условиях, приближенных к реальным. Буровые станки испытывались при бурении песчаного грунта, туфа и крепчайших базальтовых пород. Применялись специальные меры, чтобы керн (образец породы в буровом снаряде) не выпадал, а доставлялся в специальный контейнер. Это устройство должно надежно «отламывать» базальтовый столбик керна от основной породы и удерживать сыпучий песок.

В результате многих экспериментов такое универсальное приспособление было создано. Буровая установка подвергалась вибрационным испытаниям, имитирующим вибронагрузки, прикладываемые к механизмам во время работы ракетного двигателя ракеты-носителя. Многократно буровая установка испытывалась в вакуумной камере. Первоначально изготовленный бур оказался заклиненным в скважине в результате разогрева и слипания, вызванного в вакууме силами молекулярного сцепления. Это обстоятельство привело к коренной переделке бурового снаряда.

Только после многократных испытаний, подтвердивших правильность, прочность и надежность выбранной конструкции, была изготовлена буровая установка, помещенная на автоматическую станцию «Луна-16». Затем в составе автоматической лунной станции буровая установка подверглась всесторонним испытаниям на заводе и на космодроме.

Первая буровая установка успешно выдержала экзамен, и скважина, оставшаяся на лунном лике, красноречиво доказывает это.

ЭКЗАМЕН НА ПРОЧНОСТЬ

X. БОГДАНОВ,
кандидат технических наук

Для создания конструкции минимального веса необходимо было точно рассчитать, какие нагрузки будут испытывать узлы станции на различных этапах полета, и затем создавать конструкцию с минимально допустимым запасом прочности, исходя из принципа: «Ничего лишнего».

Очень важным для расчета и лабораторных испытаний был этап посадки на Луну. Для экспериментальной отработки прочности станции и отдельных ее узлов был создан стенд, позволяющий имитировать посадку с заданными скоростями на ожидаемый рельеф местности. При этом учитывалось лунное притяжение.

Весьма сложной инженерной задачей было создание амортизирующего устройства. Оно должно было обладать высокой надежностью работы в условиях вакуума и низкой температуры и обеспечивать мягкое прилунение станции. Замечу, что все расчеты подтвердились и «Луна-16» блестяще выполнила посадку на Луну.

Пришлось также очень тщательно делать расчет отсеков станции на нагрузки, возникающие на активном участке полета, когда к баллистическим перегрузкам добавляются вибрационные перегрузки, вызванные работой двигателей.

Главной опасностью для возвращаемого аппарата был вход в атмосферу Земли. Возвращаясь со второй космической скоростью из дальнего путешествия, при входе в плотные слои атмосферы, он испытывал колоссальные перегрузки и давления. Достаточно сказать, что в момент наибольшего торможения перегрузки превышали 300 «g». Это означало, что каждый прибор, кабель, электрический разъем, находившиеся в возвращаемом аппарате, действовали на узлы крепления с силой, превышающей собственный вес более чем в 300 раз!

Для экспериментальной отработки конструкции возвращаемого аппарата была создана специальная центрифуга. На ней воспроизводились в натуре не только огромные перегрузки, но и давления, действующие на внешнюю поверхность аппарата и распределенные заданным образом.

Расчеты и многочисленные лабораторные испытания позволили конструкторам создать автоматическую лунную станцию и обеспечить высокую надежность работы всех ее узлов.

И ЖАР, И ХОЛОД

Т. НЕСТЕРОВ,
инженер

Столь разнообразные условия, в которых должна была надежно функционировать научная аппаратура станции «Луна-16», ставили сложные проблемы перед создателями системы терморегулирования. При этом дело осложнилось еще тем, что на трассе Земля — Луна летят совместно посадочная ступень станции и космическая ракета Луна — Земля, а в обратный рейс идет одна ракета.

В случае, если станция будет брать грунт с лунной поверхности в дневное время, возникает только одна принципиально новая задача: не перегреть и не переохладить космическую ракету с возвращаемым аппаратом на участке полета Луна — Земля. Трудность состояла лишь в том, что все системы активного терморегулирования и стабилизации температуры размещались на посадочной ступени.

Но дело осложнилось тем, что была поставлена задача обеспечить работу станции и лунной ночью.

Итак, при проектировании рассматривалась возможность надежной работы аппарата и лунным днем, и лунной ночью. Чтобы решить эту задачу, исследовались возможности использования пассивной и активной систем терморегулирования. «Луна-16» имеет специальную теплоизоляцию с особым оптическим покрытием внешней поверхности, слабо поглощающим солнечное излучение и хорошо излучающим в космос «лишнее тепло» станции, тем самым поддерживая умеренную температуру.

Отсеки станции, содержащие аппаратуру со значительным тепловыделением, имели активную систему охлаждения.

Мы рады, что вся эта сложная система сработала безотказно и «Луна-16» выполнила сложное задание, открыв новый этап в исследовании небесных тел.

Глаза снова и снова пробегают по всем деталям камеры. Картина-то в общем статичная, а смотришь, как самый захватывающий кинофильм. Наверняка не оторвался бы, но, увы, подталкивают ждущие своей очереди. В специальной приемной лаборатории Академии наук СССР собрались члены Государственной комиссии, создатели «Луны-16», видные советские ученые. Нетерпение, с которым все ждали лунное вещество, было столь велико, что председатель Государственной комиссии, Главный конструктор, да и многие другие приехали на подмосковный аэродром за час до прилета самолета. И потом сопровождали «пришельца с Луны» на всех этапах его следования в лабораторию.

Несколько минут назад, наверное, все мысленно вместе с техником-оператором вскрывали лунный контейнер. Еще на «звездном предприятии», после того как из «шарика», прилетевшего с Луны, извлекли цилиндр с грунтом (не нарушая, разумеется, его герметичности), стало ясно, что приборы «не обманули», что грунт взят. И все-таки все волновались. Воистину лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. Теперь один за другим все склоняются к иллюминаторам.

— Такая пыль, — поясняет руководитель приемной лаборатории, — покрывает практически всю поверхность Луны. Толщина пылевого слоя в различных местах разная. В некоторых она, по-видимому, достигает нескольких метров. Но лунная пыль не похожа на нашу земную, что столбом вьется на проселочных дорогах. В глубоком лунном вакууме под воздействием космических излучений, резких колебаний температуры и при полном отсутствии влаги пылинки «слипаются» между собой и образуют грунт, который лишь немного проседает под тяжестью астронавта.

— Возраст лунной пыли примерно четыре — четыре с половиной миллиарда лет, — вступает в разговор один из видных советских геохимиков. — Это соответствует возрасту нашей Земли. Но образцы скальных пород значительно моложе: им два — три с половиной миллиарда лет. Это различие пока вызывает неоднозначные толкования. Но ясно одно: существовавшие представления о Луне как однородном в геологическом отношении теле неверны. По крайней мере два миллиарда лет назад там шли мощные геологические процессы, в сути которых нам предстоит еще разобраться. Сейчас очень важно получить данные о породах из как можно большего числа районов Луны, и не только «морей», но и «материков», которые, видимо, моложе их.

Первые результаты исследования лунного вещества принесли много загадок. В образцах, взятых на месте посадки «Аполлона-11», оказалось, например, очень высокое содержание титана. Сначала появилось много теорий, доказывающих, что «на Луне так и должно быть», но после полета «Аполлона-12» стало ясно, что это «местный эффект». Грубо говоря, в первый раз астронавты брали образцы с титанового месторождения. Полеты автоматических станций типа «Луна-16», которые гораздо дешевле и лишены элемента риска человеческой жизнью, предоставляют ученым заманчивую возможность получить образцы грунта из интересующих нас районов Луны.

Даже неглубокие «уколы» дадут нам колоссальную информацию. А пока мы с нетерпением ждем первых результатов исследований лунного грунта из Моря Изобилия.

Нам сообщили, что, пока грунт находился в герметическом контейнере, была измерена его радиоактивность. Проведены первые «грубые опыты» — взвешивание, определение механической прочности образцов, фотографирование. Вскоре грузу «Луны-16» предстоит испытать на себе «атаку» всего арсенала исследовательских средств современной науки. Сейчас надо подготовить образцы к отправке в самые различные институты страны.

Приемная камера, где находится пока лунное вещество, чем-то напоминает батискаф. Это огромная «бочка» из нержавеющей стали с большими круглыми иллюминаторами. Заглянув внутрь через стекла идеальной чистоты, можно увидеть тиски, в которых зажимали лунный цилиндр, набор инструментов, весы, шеренги гирек. Под иллюминатором торчат вывернутые наружу резиновые перчатки, куда продевают свои руки операторы и работают внутри камеры.

Если на нашей спутнице и есть «лунатики» — это только микроорганизмы. Пока, правда, и их не обнаружили, но кто знает... Поэтому, прежде чем лунный контейнер попал в камеру, его тщательно стерилизовали, чтобы обезопасить от нашествия земных микроорганизмов. И приняты все меры, чтобы «лунные бактерии», если они паче чаяния существуют, не заразили бы исследователей. Внизу, под установкой, стоит мощная печка, через «горнило» которой проходит весь откачиваемый газ.

Сейчас установка заполнена гелием — инертным газом, который не вступает в химические реакции. Если бы в камере был воздух, то кислород мог бы, например, окислить лунную породу и нарушить первозданную картину лунного вещества. Поэтому сначала она была откачана до миллиардных долей атмосферного давления и после этого заполнена гелием.

— Создание высокого вакуума в такой большой установке с множеством иллюминаторов — сложная инженерная задача, — говорит мне один из специалистов. — Надо было подобрать специальные материалы, чтобы они как можно меньше «газили» — не давали бы «летучих примесей» во время эксперимента. Насосы выбраны только безмасляных типов.

Из всех рассказов складывается четкое ощущение, что ученые и конструкторы сделали все возможное, чтобы приблизить условия земного «местожительства» лунного вещества к тем, что были у него дома.

В «батискафе» есть специальные шлюзы для выемки «расфасованного» вещества. Оператор с помощью перчаток может упаковать выбранный образец в герметичную капсулу, перенести ее в шлюз, закрыть внутренний затвор, и после этого лунное вещество может продолжить путешествие.

Одна из установок, где его будут исследовать более детально, находится в этой же лаборатории. В ее пяти отсеках размещены различные приборы, микроскопы, алмазные пилы, химические реактивы. Пока все это немного похоже на выставочные экспонаты, но скоро, после того как карантин окончится, здесь начнется «горячая пора». Часть грунта уже взята для проведения биологических исследований.

Прежде чем покинуть лунную лабораторию, я не удержался от соблазна самому побывать в роли оператора.

С трудом просовываю руку в резиновую перчатку. И вот рука в камере. В иллюминатор выбираю, что бы взять из многочисленного набора инструментов. Пожалуй, пинцет. Перчатка из толстой резины, и пинцет не сразу «дается в руки». Да, работа «лунного оператора» тоже требует навыка и искусства. В этом удивительном эксперименте на всех его этапах — от старта до исследования «пришельца с Луны» — от всех участников требуется самая высокая квалификация.

Б. КОНОВАЛОВ,
спец. корр. «Известий»

Роберт РОЖДЕСТВЕНСКИЙ БУДЕТ ТАК! Гул на всех материках — завершается маршрут!.. В металлических руках не один лишь лунный грунт. Плеск высокого крыла. Человечьих рук тепло, и бессонниц - без числа. Быть иначе не могло! Траектории пунктир — как попутная волна. Люди ждут тебя, «Луна»! Будет так, как мы хотим!