Первые действующие макеты шасси предшественника «Лунохода», 1965 год. А) с колесным движителем; Б) с гусеничным движителем

Для полноты картины необходимо отметить, что имелись и другие версии луноходов: проект «Аэлита-2» (ОКБ-1), «беличья клетка» (НАТИ) и, наконец, полностью герметичный контейнер, перекатывающийся по Луне за счет изменения положения центра тяжести (ВНИИ-100).

В этой статье речь пойдет о начальном этапе работ по проекту лунохода.

В июле 1963 г. во ВНИИ-100 (ныне ВНИИтрансмаш) приехал представитель ОКБ-1 (РКК «Энергия») Владимир Петрович Зайцев. Он передал директору ВНИИ-100 Василию Степановичу Старовойтову предложение С.П.Королева – разработать «луноход». Об этом вспоминает Александр Леонович Кемурджиан, в то время начальник отдела новых принципов движения, впоследствии – главный конструктор самоходного шасси лунохода, зам. директора института по космической тематике, д.т.н., профессор.

Вслед за этим поступило письмо 12-го управления Государственного комитета оборонной техники (ГКОТ) СССР №12/394 от 13.09.1963, в котором предписывалось: «В соответствии с поручением председателя ГКОТ СССР Зверева С.А., в отделе новых принципов движения ВНИИ-100 должна быть организована специальная группа для изучения и определения возможных направлений работ по созданию самоходных средств передвижения по поверхности Луны».

Необходимо упомянуть совещание в Харькове, созванное по инициативе ВНИИ-100 и при поддержке ОКБ-1 и МНТС по КИ (Межведомственный научно-технический совет по космическим исследованиям) АН СССР в марте 1964 г. Там была предложена рабочая гипотеза модели лунного грунта для проектирования системы передвижения лунохода. ВНИИ-100 добивался утверждения этой модели в АН СССР, но этого не произошло.

Лунный грунт в марте 1964 г. виделся таким (цитирую по отчету ВНИИ-100): «Силикатная порода в пенно-пористом или раздробленном состоянии, состоящая из 40–70% SiO₂, 10–30% Al₂O₃, остальное – окислы железа, кальция, калия, натрия, магния, что соответствует вулканическим туфам, шлакам или пирокластическим материалам на Земле. Структура вещества сильно переработана под воздействием вакуума, жестких излучений, солнечного ветра и метеорных ударов, приводящих к иссечению породы и формированию особого грунта «лунита», не имеющего прямых аналогов на Земле. Прочность наружного покрова 0.2–1.0 кг/см²».

С помощью НИИ камня и силикатов (НИИКС) АН Армении было выбрано местонахождение материалов с наиболее близкими механическими свойствами. Ими оказались образцы пемзы, вулканического шлака и туфа Артикского месторождения в Армении.

Уже в первом отчете №642524 «Определение возможности и выбор направления в создании шасси аппарата Л-2», подготовленном во ВНИИ-100, слово «луноход»* употреблялось широко. В завершающем разделе отчета наряду с объектом Л-2 упоминается и Л-5 для обеспечения пилотируемой программы. Документ был подготовлен очень быстро – дата завершения печати отчета – 17.06.1964.

* Трогательная подробность: машинистка, выправляя текст, исправила первую букву слова «луноход» с заглавной на строчную.

31 мая 1964 г. в институт приезжал С.П.Королев со своими соратниками – Михаилом Клавдиевичем Тихонравовым, Сергеем Сергеевичем Крюковым, Анатолием Петровичем Абрамовым, Владимиром Васильевичем Молодцовым и, конечно, В.П.Зайцевым, который «вел» проект лунохода и курировал ВНИИ-100. Гостей принимали в воскресенье, когда в институте было меньше народа. С.П.Королеву показали круговой грунтовый канал для испытаний ходовой части, прототип прибора для оценки несущей способности грунта Луны, а самое главное – проектные разработки лунохода с различными вариантами способов передвижения. Перебрав винтовые, шагающие, кувыркающиеся, перекатывающиеся и другие экзотические движители, выбрали два основных – гусеничный и колесный.

Александр Леонович Кемурджиан - главный конструктор самоходного шасси луноходов и марсоходов, аппарата для передвижения по поверхности Фобоса, приборов для измерения физико-механических свойств грунтов Луны, Марса, Венеры и Фобоса, а.т.н., профессор, лауреат Ленинской премии

Официально поручение институту о создании шасси лунохода поступило 10 февраля 1965 г. в Решении №23 Военно-промышленной комиссии (ВПК) при ЦК КПСС и Совете Министров СССР.

Луноход имел два варианта: 1) с гусеничным движителем, 2) с колесным движителем.

Колесный движитель в первом варианте имел «4 колеса диаметром 1100 мм», т.е. два по бортам и пятое измерительное колесо для определения пройденного пути.

Восьмиколесное шасси впервые появляется в следующем отчете, №652519 «Разработка шасси самоходного автоматического аппарата для исследования Луны по теме «Шар» (эскизный проект)», в варианте повышенной надежности.

К середине 1965 г., когда ВНИИ-100 был готов приступить к конструкторско-экспериментальной работе над летным образцом лунохода, С.П.Королев решил передать работу по созданию АМС для исследования Луны и планет, в том числе и лунохода, коллективу ОКБ им. С.А.Лавочкина. Именно в Георгии Николаевиче Бабакине он увидел человека, которому можно доверить техническое, научное и организационное руководство этими проектами.

В ноябре 1965 г. был заключен договор между ВНИИ-100 и ОКБ им. С.А.Лавочкина. ВНИИ-100 сосредоточился на создании самоходного шасси с блоком автоматического управления движением и системой безопасности движения с комплектом информационных датчиков. При этом учитывались условия доставки на космическом аппарате, условия эксплуатации на Луне, ограничения по массе, отсутствие возможности ремонта и техобслуживания, ограничения по энергопотреблению, температурное состояние, специфика телеуправления в связи с удаленностью объекта и оценка местности только по телевизионному изображению.

Работы проводили три конструкторские бюро ВНИИ-100 по трем направлениям:

• общемашинные разработки (руководитель – Виктор Иванович Комиссаров);

• разработка узлов и отдельных механических систем (руководитель – Георгий Николаевич Корепанов);

• разработка узлов управления, электрических схем и измерительной аппаратуры (руководитель – Петр Николаевич Бродский).

Очень серьезной проблемой было создание пар трения, способных длительное время работать в условиях вакуума и больших перепадов температур, по предварительному ТЗ от ОКБ-1: p=10-8 мм рт.ст. и Т=-150...+150°С. В этой работе отличились И.И.Розенцвейг, В.М.Тарасов, Л.О.Вайсфельд, Л.А.Кузинец, С.А.Шепель, А.В.Мицкевич.

С.П.Королев предлагал поставить экспериментальную установку на одном из «отработочных» кораблей, предназначенных для выхода космонавта в открытый космос. Однако ВНИИ-100 не воспользовался этой возможностью. Отдельные экспериментальные узлы и устройства будущего лунохода прошли испытания в условиях космического полета. Так, на АМС «Луна-10» (31.03.1966) и «Луна-11» (24.08.1966) был установлен экспериментальный редуктор Р-1, который работал в открытом космосе, и специалисты ВНИИ-100 получили сведения с орбиты Луны о его работоспособности, КПД и температуре. В разработке Р-1, его отработке и обработке телеметрической информации принимали участие М.И.Маленков, Л.О.Вайсфельд, Н.Э.Горевой, Г.П.Родионов под руководством В.И.Комиссарова.

Группа ведущих сотрудников, принимавших активное участие в создании самоходного шасси «Лунохода»: Хаханов Юрий Александрович, к.т.н., инженер (системы обезвешивания); Болховитинов Игорь Сергеевич, к.т.н. (обоснование надежности шасси); Ке­мурджиан Александр Леонович, д.т.н., профессор (главный конструктор самоходного шасси планетоходов); Довгань Вячеслав Георгиевич, один из водителей «Лунохода»; Комиссаров Виктор Иванович, начальник общемашинного КБ (создание машины как комплекса); Сологуб Павел Степанович, к.т.н., начальник отдела общемашинных разра­боток; Корепанов Георгий Николаевич, начальник КБ узловых разработок (редуктор Р-1, ходовая часть, подвеска, торсионы, все узлы, из которых состояло шасси); Гладких Борис Васильевич, к.т.н. (работал в КБ Корепанова Г.Н. в группе ходовой части)

По идее ВНИИ-100 (с участием профессора Игоря Ивановича Черкасова в части методики) в ОКБ им. С.А.Лавочкина был разработан и изготовлен прибор «Грунтомер», установленный на станции «Луна-13» (старт 21.12.1966, посадка на Луну 24.12.1966), позволивший инструментальными методами оценить характеристики грунта в месте посадки АМС (основные разработчики от ВНИИ-100 – В.В.Громов, П.Н.Бродский, Л.Н.Михайлов, от ОКБ им. С.А.Лавочкина – А.А.Мусатов, В.В.Михеев, А.А.Морозов, И.А.Савенко).

Другой, не менее сложной проблемой отработки лунохода являлось то, что на Луне сила тяжести примерно в шесть раз меньше земной. Сначала исследование процесса взаимодействия штампов (модели колеса) с грунтом в условиях имитируемой силы тяжести проводили на стенде с падающим контейнером, который был связан с системой грузов. Позднее на специально оборудованном самолете ТУ-104 был установлен стенд с грунтовым каналом, на котором исследовались тяго-сцепные характеристики мотор-колеса и влияние на них конструктивных параметров. Была разработана и изготовлена система разгрузки при испытаниях на полигоне, которая обеспечивала постоянство разгрузки конструкции с погрешностью 1%. Моделирование моментов инерции лунохода достигалось с помощью разнесенных грузов. В создании систем обезвешивания существенную роль сыграли В.Н.Петрига, Ю.А.Хаханов, В.В.Громов. Методы натурно-математического моделирования разрабатывались Ф.П.Шпаком, исследования на аналоговых моделях проводились Е.В.Авотиным.

К исходу 1967 г. самоходное шасси было отработано и передано в ОКБ им. С.А.Лавочкина. «Летные» комплекты шасси были отгружены в июле 1968 г. Движитель состоял из мотор-колес; каждое колесо имело каркас из трех титановых ободьев, обтянутых сеткой из нержавеющей стали (размер ячеек сетки был выбран в результате специального исследования на модели лунного грунта) и снабженных титановыми грунтозацепами. Разработка колес и упругой подвески осуществлялась под руководством М.Б.Шварцбурга при участии Б.В.Гладких. Балансировку и «спицевание» колес выполняли на Харьковском велосипедном заводе. Упругая подвеска мотор-колес – пучковые торсионы без центрального стержня, изготовленные из титанового сплава ВТ-22. Каждый движитель имел пиротехническое устройство для разблокировки колеса в случае его заклинивания при движении по Луне (разработчик от НИИ «Поиск» – Ю.С.Криулин).

Блок автоматики шасси (БАШ) был построен на релейных схемах, оборудован собственным гироскопическим датчиком крена и дифферента. БАШ управлял движением, контролировал показания датчиков и формировал команды безопасности движения, программировал работу ПРОПа (прибора оценки проходимости), а также преобразовывал сигналы измерительных датчиков и выдавал их в телеметрическую систему. Разработчиками БАШ являлись Л.Х.Коган, Р.Л.Быховская, А.Ф.Соловьев, П.Н.Бродский.

Большую работу выполнили также Ф.А.Шпак, И.С.Болховитинов, Е.В.Авотин (взаимодействие шасси с поверхностью), О.В.Минин, В.Н.Плохих (расчет и выбор теплозащиты), А.Ф.Кудрявцев (анализ и расчет тяговой динамики).

Специалисты ВНИИ-100 предложили пульт управления луноходом при движении его по Луне (Л.Н.Поляков) и разработали методику обучения водителей (Ю.П.Китляш). Сложность управления заключалась в том, что сигнал (с учетом шифровки, дешифровки, передачи) идет в одном направлении 2.5 сек. Другое обстоятельство – управление по плоскому изображению (во время тренировок, по предложению членов экипажей, на мониторы были нанесены специальные сетки, позволяющие оценивать расстояния до препятствий). На полигоне во ВНИИ-100 имитировали также и особо контрастное освещение поверхности, характерное для Луны.

В 1966 г. в обстановке секретности из военных выбрали 18 водителей. Когда им объявили, в качестве кого их будут готовить, то четверо сразу же отказались; трое ушли позднее. Оставшиеся были разделены на два экипажа: Николай Еременко, Игорь Федоров, Габдулхай Латыпов (он первым «свел» «Луноход-1» на поверхность Луны с посадочной ступени), Вячеслав Довгань (осуществил первое перемещение «Лунохода-2» по Луне), Валерий Сапранов, Николай Козлитин, Константин Давидовский, Викентий Самаль, Альберт Кожевников, Василий Чубукин, Леонид Мосензов.

Было обустроено несколько полигонов для отработки движения луноходов – в Ленинграде, под Симферополем, на Камчатке. Камчатка оказалась уникальным местом – там можно найти ландшафты почти любой планеты.

К пускам подготовили три модификации лунохода. «Луноход-3» запускать не стали, скорее всего, по конъюнктурным соображениям.

19 февраля 1969 г., за полгода до полета американского Apollo 11, стартовала ракета-носитель «Протон» с первым экземпляром лунохода. На 52-й секунде полета (со слов В.Г.Довганя) разрушился головной обтекатель носителя (по другой версии – возникли отклонения ракеты от траектории выведения) – и сразу вслед за этим сработала система аварийного отключения двигателей. Следующую попытку запустить луноход предприняли только в ноябре 1970 г., и она стала успешной.