Первый луноход. Историческое попадание
Луноход - советский самоходный исследовательский аппарат, способный осуществлять самостоятельное передвижение по лунной поверхности и предназначенный для исследования поверхности Луны.
Создание лунохода было результатом деятельности коллективов ученых, конструкторов, рабочих и испытателей. Это был первый опыт в создании планетоходов . В связи с развитием освоения космоса возникла необходимость создания совершенно нового типа космического аппарата, который смог бы функционировать в условиях открытого космоса на поверхности Луны. Необходимо было создать движитель с высокой проходимостью, при этом сохранив небольшую массу и энергопотребление. Научная аппаратура, размещаемая на аппарате, должна была обеспечить изучение особенностей местности, определение химического состава и физикомеханических свойств грунта Луны и многие другие задачи. 10 ноября 1970 г. с поверхности Земли стартовала советская автоматическая станция «Луна-17», и уже через неделю на поверхность Луны был доставлен автоматический самоходный аппарат «Луноход-1». Его создание навеки связано с именами двух выдающихся ученых-конструкторов советского времени - С. П. Королева и Г. Н. Бабакина.
В НИИ транспортного машиностроения предложили концепцию создания лунохода и предполагаемый технический облик, а также основные параметры и проблемы, связанные с созданием самоходного аппарата. Все эти данные были переданы в конструкторское бюро им. С. А. Лавочкина, главным конструктором которого в то время являлся Г. Н. Бабакин. Неизвестны были лунный грунт, влияние гравитации на движение, как себя поведут тяжелонагруженные пары трения в вакууме.
Для моделирования необходимых условий было создано уникальное оснащение, стенды, на которых моделировались условия работы на Луне. Был создан специальный полигон с грунтовым покрытием, который должен был имитировать поверхность Луны.
Первый советский луноход состоял из приборного отсека и колесного шасси. Его масса составляла 756 кг. Корпус герметичного приборного отсека, выполненного в виде конуса, был изготовлен из магниевых сплавов, которые характеризуются высокой прочностью и легкостью. Верхняя часть отсека выполняла терморегуляционные функции, закрывая на время лунной ночи радиатор в целях предотвращения излучения тепла из отсека. На внутренней стороне крышки были размещены солнечные батареи, которые обеспечивали подзарядку аккумуляторов , питающих электроэнергией бортовую аппаратуру.
Бортовой радиокомплекс обеспечивал двухстороннюю связь исследовательского аппарата и Центра управления на Земле. Система малокадрового телевидения передавала на Землю телевизионные изображения местности, которые позволяли с Земли управлять движением лунохода. Прекращение работы самоходного аппарата было вызвано выработкой ресурсов изотопного источника тепла, установленного на его борту. Это произошло в течение 11-й лунной ночи, с 15 по 30 сентября 1971 г., после чего аппарат поставили на горизонтальную площадку, которая обеспечила многолетнее проведение лазерной локации с поверхности Земли при помощи уголкового отражателя. «Луноход-2» был доставлен автоматической станцией «Луна-21». Были усовершенствованы бортовые системы и немного изменен состав научной аппаратуры. Это позволило повысить маневренность и выполнить больший объем научных исследований. В течение первого лунного дня «Луноход-2» передавал панорамы места посадки и изображения лунного ландшафта.
Американцами на Луне использовались самоходные транспортные средства LRV. Эти средства предназначены для управления экипажем, который могут составлять два космонавта. LRV использовался во время Лунных экспедиций Apollo-15, Apollo-16, Apollo-17. Конструкция американских луноходов предусматривает возможность загрузки лунного грунта массой не более 27 кг. Луноход достаточно компактен. Процесс складывания происходит следующим образом: передняя и задняя части ложатся на среднюю, а колеса убираются в пространство между секциями.
«Луноход-1» (кодовое название 8ЕЛ № 203) являлся уникальным в своем роде, ведь с его помощью впервые в истории человечества были проведены исследования поверхности небесного объекта, а именно спутника Земли - Луны. Построенный в рамках специального проекта Е-8 (серии дистанционно-управляемых аппаратов «Луноход» для исследования лунной поверхности), аппарат проработал на Луне практически целый лунный год (10 с половиной земных месяцев).
Краткое описание
Аппарат был построен с целью изучения характера поверхности Луны, рентгеновского и радиоактивного космического излучения на лунной поверхности, а также свойств и химического состава лунной почвы.
"Луноход-1"
Вес планетохода составил 756 кг, его длина была почти 4,5 м, а ширина - чуть более 2-х м. Высота лунохода была почти 2 метра (1,92 м). Ширина колеи составляла 1 600 мм, сами колеса были не слишком большими - 200 мм в ширину и с диаметром 510 мм.
На Луну аппарат был доставлен 17 ноября 1970 года носителем - межпланетной станцией «Луна-17».
«Луноход-1» в действии
Старт состоялся осенью, 10 ноября 1970 года. Через неделю «Луна-17» произвела посадку в Море Дождей, и исследовательский аппарат был спущен на лунный грунт.
Первые три месяца на Луне аппарат не только исследовал поверхность спутника Земли, но и осуществлял прикладную программу, отрабатывая поиск района и места возможного приземления лунной кабины. Программа была выполнена, после чего «Луноход-1» успешно продолжил свою работу. Он смог проработать в три раза больше, чем теоретически позволял ему первоначальный ресурс (3 месяца).
За все время исследовательской миссии «Луноходом-1» было пройдено 10 540 м, обследовано 80 000 м2 и передано на Землю 25 000 фотографий и 211 лунных панорам. Максимальная скорость, которую мог развивать луноход, - 2 км/час. В общей сумме длительность активной деятельности аппарата составила около 301 суток. Было проведено 157 сеансов с Землей и передано 24 820 радиокоманд. Аппаратура, оценивавшая проходимость, в 25 точках произвела химический анализ верхнего слоя местного грунта и отработала 537 циклов, определяя его физические и механические свойства.
15 сентября 1971 года стало очевидно, что ресурс аппарата начинается исчерпываться, о чем свидетельствовало снижение температуры внутри полностью герметичного контейнера «Лунохода-1». 30 сентября исследовательский аппарат впервые не вышел на связь, а 4 октября все попытки наладить с ним контакт были окончательно прекращены.
Первым механизмом на Луне стал советский «Луноход». Его запустили в 1970 году, управляли по радио, с Земли. Эта посудина, напоминавшая чугунную ванну с антенной и на колёсах стала первым рукотворным объектом, передвигавшемся по Луне.
Вскоре после прилунения выяснилось, что камеры лунохода расположены слишком низко; из-за этого машина оказалась «близорукой» и постоянно застревала в кратерах. Спасли восемь колёс, на которых луноход преодолевал подъёмы выше заложенной в проекте высоты.
Несмотря на это, «Луноход» честно отработал и переработал свои часы. Вместо запланированных 90 дней «Луноход» проработал почти год и проехал 10,5 км. Место, где он окончательно остановился, долго было неизвестно; только в 2005 году «Луноход» обнаружился на фотографиях, сделанных орбитальным лунным аппаратом NASA.
Аполлон 15
Первым пилотируемым аппаратом на Луне стал в 1971 году лунный ровер, на котором катались астронавты Дэвид Скотт и Джим Ирвин. Через несколько минут после начала поездки Скотт начал жаловаться на качку: притяжение Луны было слишком слабо, чтобы удерживать разогнавшийся луноход, и машина подпрыгивала, отрываясь от грунта всеми колёсами сразу. Развивать максимальную скорость было тогда довольно безопасно: во‑первых, маршрут был тщательно составлен с учётом всех возможных препятствий, а во-вторых, как отметил в радиопередаче на землю один из пассажиров, не было никакого встречного движения.
Аполлон 16
Второй американский луноход доставила на спутник миссия Аполлон 16. На нём астронавты преодолели уже 27 километров — и подобрали «Биг Мали», самый большой образец лунного грунта, доставленный на Землю. Имя 11-килограммовый кусок реголита получил в честь главного геолога миссии.
В конструкции лунохода исправили один существенный недостаток, который сильно помешал экипажу Аполлона 15: увеличили длину ремня безопасности, который астронавты предыдущей миссии долго не могли застегнуть — мешали раздувшиеся при низком давлении скафандры.
Аполлон 17
Юджин Сернан, командир экипажа Аполлона 17, провёл несколько драгоценных часов лунной миссии, занимаясь починкой крыла лунохода. В ход пошли бумажные лунные карты, изолента и детали посадочного модуля. Ровер семнадцатого Аполлона развивал рекордные на тот момент 18 км/ч. Его водитель, Сернан 14 декабря 1972 года стал последним человеком, ступавшим на Луну; с тех пор лунные моторы обходились без водителей.
Луноход 2
Второй советский «Луноход 2» (1973) прилетел на Луну за рекордами. Во‑первых, он был в самой серьёзной среди всех весовой категории: вес в 840 килограмм стал рекордным для доставки груза на поверхность Луны. Во‑вторых, он прошел больше предшественников — 37 или 39 километров, и этот рекорд побил только марсоход Opportunity в 2014 году. Его путешествие прекратилось из-за пыли, покрывшей солнечные панели; для продолжения движения недостало электроэнергии.
А в 1993 году его… купили на аукционе в Нью-Йорке. Предприниматель Ричард Гарриотт заплатил за «Луноход 2» 68,5 тысяч долларов и стал единственным в мире владельцем собственности, находящейся за пределами Земли.
Китайский луноход Юйту
Третьей после СССР и США страной, сумевшей посадить аппарат на Луну, стал Китай. Колёса лунохода Юйту подняли лунную пыль в 2013 году, через 40 лет после того, как на Луне остановился предыдущий последний аппарат. Весил он всего 140 килограмм и был куда меньше, чем американские лунные багги и советские тяжеловесы. Пошёл он всего ничего — чуть больше 100 метров за месяц, и застрял навсегда.
17 ноября 1970 года автоматическая станция «Луна-17» доставила на поверхность Луны первый в мире планетоход – «Луноход-1».
Учёные СССР успешно реализовали эту программу и сделали ещё один шаг не только в гонке с США, но и в изучении Вселенной.
«Луноход-0»
Как ни странно, но «Луноход-1» это не первый луноход, стартовавший с поверхности Земли. Путь к Луне был долгим и трудным. Методом проб и ошибок советские учёные прокладывали дорогу в космос. Вот уж действительно – первопроходцам всегда тяжело! Ещё Циолковский мечтал о «лунной карете», которая будет сама передвигаться по Луне и совершать открытия. Великий учёный как в воду глядел! – 19 февраля 1969 года ракета-носитель «Протон», которая и сейчас используется для получения первой космической скорости, необходимой для выхода на орбиту, стартовала, дабы отправить межпланетную станцию в космическое пространство. Но при разгоне головной обтекатель, закрывавший луноход, под воздействием силы трения и высоких температур начал разрушаться – обломки попали в топливный бак, что привело к взрыву и полному уничтожению уникального планетохода. Этот проект получил название «Луноход-0».
«Королёвский» луноход
Но даже «Луноход-0» оказался не первым. Проектирование аппарата, который должен был, как машинка на радиоуправлении, передвигаться по Луне, началось ещё в начале 1960-х годов. Космическая гонка с США, стартовавшая в 1957 году, подстёгивала советских учёных на смелую работу по сложным проектам. Программой планетохода занялось самое авторитетное конструкторское бюро – КБ Сергея Павловича Королёва. Тогда ещё не знали, что собой представляет поверхность Луны – твёрдая она или покрыта многовековым слоем пыли? То есть для начала необходимо было спроектировать сам способ передвижения, а уж потом переходить непосредственно к аппарату. После долгих исканий решили ориентироваться на твёрдую поверхность и ходовую часть лунной машины сделать гусеничной. Этим занялся ВНИИ-100 (позднее ВНИИ ТрансМаш), специализировавшийся на изготовлении ходовых частей танков – проектом руководил Александр Леонович Кемурджиан. «Королёвский» (как его впоследствии называли) луноход напоминал своим внешним видом блестящую металлическую черепаху на гусеницах – с «панцирем» в виде полусферы и прямыми металлическими полями внизу наподобие колец Сатурна. Глядя на этот луноход, становится немного жаль, что ему не было суждено выполнить своё предназначение.
Всемирно известный луноход Бабакина
В 1965 году из-за чрезвычайной загруженности по пилотируемой лунной программе Сергей Павлович передал автоматическую лунную программу Георгию Николаевичу Бабакину в конструкторское бюро химкинского Машиностроительного завода имени С.А. Лавочкина. Это решение Королёв принял с тяжёлым сердцем. Он привык в своём деле быть первым, но с колоссальным объёмом работы в одиночку не мог справиться даже его гений, поэтому мудро было работу разделить. Следует отметить, что с поставленной задачей Бабакин справился с блеском! Отчасти ему на руку сыграло то, что в 1966 году автоматическая межпланетная станция «Луна-9» совершила мягкую посадку на Селену, и советские учёные наконец-то получили точные представления о поверхности естественного спутника Земли. После этого внесли коррективы в проект лунохода, изменили ходовую часть, да и весь внешний вид претерпел существенные изменения. Луноход Бабакина встретил восторженные отзывы всего мира – как среди учёных, так и среди простых людей. Едва ли какое-нибудь средство массовой информации в мире обошло вниманием это гениальное изобретение. Кажется, что и сейчас – фотографией из советского журнала – перед глазами стоит луноход, как смышлёный робот в виде большой кастрюли на колёсиках со множеством замысловатых антенн.
А всё-таки, какой он?
По размерам луноход сопоставим с современным легковым автомобилем, но на этом сходства заканчиваются и начинаются различия. Колёс у лунохода восемь, причём у каждого из них свой собственный привод, что обеспечивало аппарату вездеходные качества. Луноход мог двигаться вперёд и назад с двумя скоростями и делать повороты на месте и в движении. В приборном отсеке (в «кастрюле») размещалась аппаратура бортовых систем. Солнечная батарея откидывалась, как крышка рояля, днём и закрывалась ночью. Она обеспечивала подзарядку всех систем. Радиоизотопный источник тепла (использующий радиоактивный распад) обогревал оборудование в тёмное время суток, когда температура с +120 градусов падала до -170. Кстати, 1 лунные сутки равняются 24 земным. Луноход предназначался для изучения химического состава и свойств лунного грунта, а также радиоактивного и рентгеновского космического излучения. Аппарат был снабжён двумя телекамерами (одна резервная), четырьмя телефотометрами, рентгеновскими и радиационными измерительными приборами, остронаправленной антенной (о ней речь впереди) и прочей хитрой техникой.
«Луноход-1», или недетская игрушка на радиоуправлении
Не будем вдаваться в подробности – это тема для отдельной статьи – но так или иначе «Луноход-1» оказался на Селене. Доставила его туда автоматическая станция, то есть людей там не было, и управлять лунной машиной предстояло с Земли. В состав каждого экипажа входило пять человек: командир, водитель, бортинженер, штурман и оператор остронаправленной антенны. Последнему необходимо было следить за тем, чтобы антенна всегда «смотрела» на Землю, обеспечивая радиосвязь с луноходом. Между Землёй и Луной приблизительно 400 000 км и радиосигнал, с помощью которого можно было подкорректировать движение аппарата, проходил это расстояния за 1,5 секунды, а картинка с Луны формировалась – в зависимости от ландшафта – от 3-х до 20-и секунд. Вот и получалось, что пока формируется картинка, луноход продолжает движение, а после того, как изображение появлялось, экипаж мог обнаружить свой аппарат уже в кратере. Ввиду большого напряжения, экипажи сменяли друг друга каждые два часа. Таким образом, «Луноход-1», рассчитанный на 3 земных месяца работы, проработал на Луне 301 сутки. За это время он проехал 10 540 метров, обследовал 80 000 квадратных метров, передал множество снимков и панорам и так далее. В итоге радиоизотопный источник тепла исчерпал свой ресурс и луноход «замёрз».
«Луноход-2» Успехи «Лунохода-1» вдохновили на реализацию новой космической программы «Луноход-2». Новый проект внешне почти не отличался от своего предшественника, но был усовершенствован, и 15 января 1973 года АМС «Луна-21» доставила его на Селену. К сожалению, луноход просуществовал всего 4 земных месяца, но за это время он успел пройти 42 км и провести сотни измерений и экспериментов. Дадим слово водителю экипажа Вячеславу Георгиевичу Довганю: «Со вторым история получилась глупая. Четыре месяца он уже находился на спутнике Земли. 9 мая я сел за штурвал. Мы угодили в кратер, навигационная система вышла из строя. Как выбираться? Не раз мы уже попадали в подобные ситуации. Тогда просто закрывали солнечные батареи и выбирались. А тут приказали не закрывать и так выбираться. Мол, закроем, и не будет откачки тепла из лунохода, приборы перегреются. Мы попробовали выехать и зацепили лунный грунт. А лунная пыль такая липкая… Луноход перестал получать подзарядку солнечной энергией в необходимом объёме и постепенно обесточился. 11 мая сигнала от лунохода уже не было».
«Луноход-3»
К сожалению, после триумфа «Лунохода-2» и ещё одной экспедиции «Луна-24» о Луне надолго забыли. Проблема заключалась в том, что в ее исследованиях, к сожалению, главенствовали не научные, а политические устремления. А ведь уже завершалась подготовка к старту нового уникального самоходного аппарата «Луноход-3», и экипажи, получившие бесценный опыт в предыдущих экспедициях готовились вести его среди лунных кратеров. Эта машина, вобравшая в себя все самые лучшие качества предшественников, имела на борту самое совершенное в те годы техническое оборудование и новейшие научные приборы. Чего только стоила поворотная стереокамера, подобные которой модно сейчас называть 3D. Теперь «Луноход-3» всего лишь экспонат музея НПО имени С.А. Лавочкина. Несправедливая судьба!
Устройство первого самоходного космического аппарата «Луноход-1»
Приборный гермоотсек. По ночам научное оборудование в гермоотсеке обогревалось радиоизотопным источником тепла.
Навигационная телекамера. За время работы «Лунохода» камера малокадрового телевидения передала водителям более 25 тысяч снимков.
Основная телекамера. Ею отснято более 200 панорам по пути следования.
Остронаправленная антенна. Для экономии мощности передатчика данные отправлялись на Землю с ее помощью.
Уголковый отражатель много лет служил для лазерной локации Луны с Земли.
Шасси 8×8. Каждое колесо вращалось расположенным в ступице электромотором; сетчатый обод с грунтозацепами крепился к ступице велосипедными спицами.
Анализатор химсостава. Спектрометр «Рифма», разработанный в Ленинградском Физтехе, изучал грунт в 25 точках.
О самоходном лунном аппарате в королевском ОКБ-1 заговорили еще в 1959 году, сразу после первых запусков к Луне. Машина должна была обладать высокой проходимостью, поэтому вполне естественно, что в 1961 году, когда Сергей Королев стал прицельно искать разработчика, он обратился к танкистам. Заказ, однако, был столь необычным, что от него после тщательного анализа отказалось сначала танковое КБ Кировского завода (главный конструктор Жозеф Котин), а потом московский Научный автотракторный институт (НАТИ). Лишь в конце 1963 года директор ленинградского ВНИИ-100 (ныне ВНИИТрансмаш) Василий Старовойтов взял на себя смелость принять это предложение. Была создана группа «для изучения и определения возможных направлений работ по созданию самоходных средств передвижения по поверхности Луны». Тему поручили начальнику отдела новых принципов движения Александру Кемурджиану, ставшему потом главным конструктором шасси «Лунохода». На первом этапе рассматривались самые разные способы передвижения: шагающий, прыгающий, винтовой, кувыркающийся, перекатывающийся и даже ползущий, как змея. Но в итоге остановились на традиционных гусеничном и колесном вариантах. В конце мая 1964 года познакомиться с разработками приехали Сергей Королев и Михаил Тихонравов.
— Кемурджиан сделал доклад, в котором описал преимущества и недостатки разных вариантов, — рассказывает один из конструкторов шасси «Лунохода», Михаил Маленков, ныне первый вице-президент Петербургского отделения Российской академии космонавтики им. К.Э. Циолковского. — Завязалась острая дискуссия, участники которой спросили мнение Королева, но тот не стал «давить авторитетом» и ушел от вопроса: «Вы тут специалисты — как скажете, так и будет». Выбор был очень трудным, а споры — крайне эмоциональными. Доходило до того, что соперники просто переставали здороваться друг с другом.
Поначалу преимущество было у сторонников гусеничного шасси — как-никак разработкой занимался танковый институт. Проходимость у гусеницы, конечно, выше, чем у колеса, но для машин малой мощности у нее есть серьезные недостатки: большой вес и низкая надежность. Ажурной космической машине не под силу, как танку, перемалывать попадающие под катки камни. Если хоть один каток заклинит, машина остановится. И обрыв гусеницы, легко поправимый на Земле, на Луне станет концом путешествия. А вот со сломавшимся колесом движение можно продолжать. (Это на практике продемонстрировал американский марсоход «Спирит», который большую часть времени проработал с заклинившим правым передним колесом.) В итоге победили все-таки сторонники колесного шасси, хотя гусеничный вариант обсуждался до последнего момента. Так что конструкция «Лунохода» принципиально допускала переход на гусеницу. Именно поэтому ориентация колес у него фиксированная, а поворот он выполняет по-танковому — реверсом вращения.
Официально работа над созданием «Лунохода» стартовала 10 февраля 1965 года. И, конечно, в первую очередь перед конструкторами встал вопрос о свойствах грунта, по которому предстоит передвигаться машине...
А все-таки она твердая
В том же 1959 году, когда возникла идея лунного ровера, молодой выпускник Ленинградского горного института Генрих Штейнберг впервые посмотрел на Луну и был поражен открывшимся зрелищем. На следующий год, приступив к аэрофотосъемке камчатских вулканов, он обнаружил сходство между лунными и вулканическими ландшафтами.
Поверхность Луны тогда считалась полностью сформированной внешними воздействиями. Американский физик Ральф Болдуин по геометрии лунных кратеров (соотношениям диаметра, глубины и высоты кольцевого вала) доказал, что они образовались взрывным механизмом, вероятно, при метеоритных ударах. Общепринятой была также теория астронома Томаса Гулда о том, что Луна из-за микрометеоритной бомбардировки покрыта многометровым слоем пыли. Это ставило под вопрос не только идею «Лунохода», но и саму возможность посадки на Луну.
Другое дело, если в формировании лунной поверхности значительную роль играла вулканическая активность, тогда слой пыли не будет толстым. И Генрих Штейнберг пишет в 1964 году статью, в которой отмечает, что сам факт взрывной природы лунных кратеров еще не доказывает их ударно-метеоритного происхождения: взрывы могут быть и вулканическими. А поверхность Луны тогда будет твердой, близкой по свойствам к вулканическому шлаку. Статья предназначалась для публикации в «Докладах Академии наук», а в это издание по правилам статью должен представлять академик. Но кто из них занимается столь экзотической темой, как строение поверхности и геологическая история Луны? Ценный совет дал тогда научный обозреватель «Комсомольской правды» Ярослав Голованов, который раньше работал в КБ Королева. Имя Королева было еще строго засекречено, и, выступая в печати с научно-популярными статьями об освоении космоса, он пользовался псевдонимом «проф. К. Сергеев». Однако в справочнике Академии наук он был упомянут без указания рода деятельности.
Отправленная на его имя статья была напечатана в 1965 году и впоследствии оказалась единственной работой, которую Королев рекомендовал как академик, а также первым случаем появления его имени в открытой публикации по космической тематике. Интерес Королева к этой теме был связан с тем, что как раз в это время строились первые советские станции для мягкой посадки на Луну и не утихали споры о характере ее поверхности. От Королева требовали технических параметров. По Гулду выходило, что поверхность спутника Земли совсем рыхлая. Это, однако, прямо противоречило данным проводившихся в Горьком радиоастрономических исследований Луны. Их научный руководитель Всеволод Троицкий был единственным, кто на совещании у Королева подписался, что Луна твердая. Тогда уже сам Королев заявил: «А мне вот и вулканологи пишут, что поверхность Луны твердая». И прямо на докладной написал по диагонали: «Посадку следует рассчитывать на достаточно твердый грунт типа пемзы». Правильность этого решения подтвердилась через год, 3 февраля 1966 года: станция «Луна-9» совершила первую мягкую посадку на естественный спутник Земли.
Борьба с неизвестностью
Тем временем работа над «Луноходом» сосредоточилась вокруг двух совершенно неизученных вопросов: работоспособности зубчатых передач в космосе и неизвестных свойств лунного грунта. До «Лунохода» космическая механика никогда не работала подолгу при высоких нагрузках. Конструкторы опасались, что в вакууме при низкой температуре рабочие поверхности зубчатых передач и других пар трения будут схватываться, приводя к блокировке колес (в вакууме нет оксидной пленки на деталях, и при очень сильном сжатии они могут просто свариться друг с другом). Для проверки был создан небольшой экспериментальный редуктор, который ставился на лунных спутниках «Луна-11» и «Луна-12». Получаемые с него данные сравнивались с показателями аналогичного устройства в земной вакуумной камере, чтобы понять, при каких условиях в дальнейшем испытания можно было проводить в лаборатории.
Ни в одном эксперименте спекания шестеренок не случилось, но колеса «Лунохода» все равно оснастили взрывными устройствами, которые могли по команде с Земли разорвать силовую связь колеса с двигателем. Воспользоваться этой пиротехникой так и не довелось, хотя разработчики просили разрешения опробовать ее, когда «Луноход» уже в несколько раз перекрыл запланированное время работы. Другим постоянным источником беспокойства для конструкторов были свойства лунного грунта. Долгое время о них можно было лишь догадываться. Первые измерения его физико-механических свойств сделала лишь в самом конце 1966 года станция «Луна-13». Cтало ясно, что реголит легко прессуется, не восстанавливая потом исходную форму, и что у него низкое внутреннее трение, а значит, в нем ничего не стоит забуксовать. Стали искать похожие по свойствам земные породы. Сначала использовали кварцевый песок и молотый базальт. Но потом пришли к выводу, что лучше всего свойства лунной поверхности передает вулканический шлак, желательно свежевыпавший. Вполне естественно встал вопрос об испытаниях «Лунохода» на Камчатке.
Камчатский тест-драйв
К тому времени Генрих Штейнберг уже не первый год занимался на Камчатке изучением вулканических пород. С 1964 года совместно с астрономами из ГАИШ он выполнял аэрофотосъемку и спектроскопию вулканических ландшафтов. Затем, с 1967 года совместно с профессором Игорем Черкасовым изучал физико-механические свойства вулканических пород в естественном залегании. Для этого в изучаемой точке вертолет ставили на домкрат и измеряли, как деформируется поверхность шлаков.
В итоге именно Штейнбергу предложили в 1968 году найти на Камчатке площадки для ходовых испытаний «Лунохода». Все работы проводились по заказу ВНИИ-100 Институтом вулканологии Сибирского отделения АН СССР. Всего были подобраны четыре площадки в районе вулканов Шивелуч, Толбачик, Ключевской и Крашенинникова. Причем на Шивелуче было два участка: один на пирокластическом потоке, а другой на отложениях направленного взрыва. Обе эти площадки сформировались в ходе катастрофического извержения 1964 года, когда мощный взрыв образовал новый кратер и сильно разрушил прежнюю вулканическую постройку.
Первые испытания планировалось провести в июле — августе 1969 года на Шивелуче и Толбачике, однако обстоятельства сложились иначе. «Луноход» доставили с опозданием, только 7-8 августа все оборудование было на месте. Дней пять ушло на обустройство лагеря, и 12 августа машина поехала. «Луноход» работал на аккумуляторах, которых хватало на целый день, если не больше. Подзаряжали их движком от бензопилы «Дружба». Управление велось с портативного пульта по кабелю длиной метров 20. Никакой полезной нагрузки не было, поскольку при земной гравитации, которая в шесть раз больше лунной, шасси просто не выдержало бы вес снаряженного «Лунохода». А вот чтобы центр тяжести оставался на правильной высоте, на шасси ставилась мачта с грузом.
Однако полностью воспроизвести условия движения по Луне в земных условиях невозможно. Хотя на Луне аппарат весит меньше, динамические нагрузки, возникающие при резком торможении или повороте, зависят не от его веса, а от массы, и на Луне они такие же, как на Земле. Поэтому устойчивость к опрокидыванию в условиях слабой гравитации снижается. Именно поэтому «Луноход-1» не разгонялся свыше 2 км/ч, и на нем была предусмотрена система безопасности на основе гироскопических датчиков, которая просто отключала питание в случае достижения предельных углов наклона. Также во всех колесах были датчики тока — чтобы моторы не сгорели при высокой нагрузке во время пробуксовки. Для измерения физико-механических свойств грунта и оценки проходимости на «Луноходе» был установлен пенетрометр. Периодически он опускался и проверял поверхность. Важность этого инструмента впоследствии подтвердил американский опыт. Астронавты со своим ровером как-то раз застряли, преодолевая борозду, где глубина сыпучего грунта больше, чем на ровных участках. Тогда им пришлось на руках вытаскивать свою машину. Но «Луноходу» никто бы не помог в подобной ситуации, поэтому его движение следовало организовать надежнее.
Тайные испытания
Проследить за испытаниями прилетел главный конструктор шасси Александр Кемурджиан, а также ряд ученых, включая академика Геор гия Флерова. «Луноход» работал на пирокластическом потоке, а 17 августа руководству решили показать отложения направленного взрыва. Вертолет минут десять кружился, выбирая место для посадки среди обломков вулканического конуса, которые после взрыва катились километра три, подминая тайгу. А когда осмотр был закончен, случилась авария. Рассказывает Генрих Штейнберг: — Взлетаем, зависли, пошли в разгон, и вдруг я слышу какойто стук. Выглядываю в блистер — падаем. Позже выяснилось — «полетел» цилиндр. Машина села очень жестко. Бледный бортмеханик выскакивает наружу, осматривается и кричит мне: «Выводи людей!» Машина села с большим креном, и можно просто попасть под несущий винт, если пойти не в ту сторону. Потом мы с бортмехаником и вторым пилотом минут сорок таскали камни под работающим винтом, приваливая вертолет, чтобы он не завалился набок после остановки двигателя. Наконец закрылись внутри, выключили двигатель и ждали: сейчас лопасти провиснут и пойдут по земле. Но пронесло: в запасе осталось всего четыре сантиметра. В полной тишине пилот доложил в Петропавловск: «38271 упали на вынужденную. Жертв нет». Через полчаса нас забрал другой вертолет, а дальше начались проблемы.
Другого свободного вертолета не было. А объяснять, что здесь идут важные работы по космической тематике, нельзя — все строго засекречено и оформлено как рядовой хоздоговор. «Ждите, пока починят вашу машину», — отвечает начальство. Лишь через несколько дней удалось выбить вертолет у «Аэрофлота», но тут в поселке Ключи, где базировалась экспедиция, кончился бензин. В Петропавловске говорят, что в курсе, закачивают танкер, топливо будет через пару недель. Но Шивелуч — самый северный камчатский вулкан, площадка находится на высоте 1200 метров, там уже в сентябре может выпасть снег, а программа ходовых испытаний еще на две недели.Директор Института вулканологии устно посоветовал Штейнбергу просто расторгнуть договор на испытания и тем самым полностью их сорвать. Мол, не наши проблемы. Оно и понятно, сам он как раз покидал институт, уходя на повышение в Москву. Не оказалось в институте и заместителей: один незадолго до того покончил с собой, другой погиб в авиакатастрофе, главным остался один из завлабов. Ситуация патовая: топлива нет, начальства нет, испытательная бригада сидит в поселке Ключи, совсекретный «Луноход» стоит без присмотра в палатке у подножия вулкана. Программа находится на грани срыва, а о ней даже упомянуть никому нельзя — секретность.
Кемурджиан, в состоянии красного каления, требует: в течение четырех дней возобновить испытания. Тут вспомнили: военные, у них здесь эскадрилья. Запросили. Через день появился какой-то человек: «Деньги вечером — бензин утром». — А где забирать? — А где вам надо? — На вертолетной площадке. — Там все и будет.
Только цена вдвое выше государственной и оплата, конечно, наличными. За 25 тонн бензина и тонну масла — 10 000 рублей, это стоимость пары автомобилей. Кемурджиан на месте увеличивает сумму договора, и уже через сутки приходит телеграмма: деньги перечислены. — На следующий день я отдал 10 000 незнакомому человеку, без расписки, без документов, — вспоминает Генрих Штейнберг. — Сказал милиции, что за вертолетной площадкой можно не следить — сами присмотрим. В назначенное время там стояли 125 бочек бензина и 5 бочек масла. Прерванные после аварии испытания возобновились 26 августа и продолжались примерно до 10 сентября.
Будущее в прошедшем
В советской лунной программе усовершенствованный луноход должен был обеспечить рекогносцировку перед высадкой на Луну космонавта, а затем стать его персональным транспортом. А в случае повреждения спускаемого аппарата луноход обеспечил бы доставку космонавта к запасному кораблю, который должен был совершить посадку заранее. Не случайно за ходовыми испытаниями «Лунохода-1» на Камчатке наблюдал космонавт Евгений Хрунов, входивший в группу потенциальных лунных пилотов. Впоследствии на Камчатке испытывали «Луноход-2», который прошел по Луне 37 километров, «Луноход-3», оставшийся на Земле из-за нехватки ракет «Протон», а также шестиколесный прототип лунохода для так и несостоявшегося советского пилотируемого полета на Луну.
Второй тест-драйв
Осенью 1969-го старт «Лунохода» не состоялся. Его отложили на год, что позволило в июле — сентябре 1970 года провести еще одну серию испытаний в районе вулкана Толбачик. На этот раз тоже не обошлось без происшествий. По пути из Ленинграда в Петропавловск-Камчатский потерялись два ящика с узлами «Лунохода». Несколько дней их пытались разыскать по аэропортам, где садился рейс, и когда скрывать от КГБ утрату секретного груза больше было нельзя, ящики нашлись в Магадане, где их выгрузили по ошибке и как «чужие» даже не приняли на склад. Совсекретное оборудование так и простояло почти неделю на улице.
К счастью, дальше все пошло гладко. Машину успешно откатали. Она уверенно, практически без пробуксовки взбиралась по 20-градусным сыпучим склонам с креном далеко за пределами допусков, установленных для движения по Луне, куда «Луноход-1» отправился спустя два месяца. Полученные в ходе его работы данные показали, что местность в районе Толбачика имеет с поверхностью Луны коэффициент соответствия 96%. После этого ее статус был повышен с экспериментальной площадки до полигона, и с тех пор там неоднократно испытывались прототипы различных планетоходов, включая «Луноход-2», неполетевший «Луноход-3», а также ряд зарубежных моделей.
А вот «левый» бензин для секретных испытаний «Лунохода» в 1969-м едва не стоил Штейнбергу карьеры. В 1971 году по этому эпизоду было возбуждено уголовное дело, и хотя обвинение не было предъявлено, его «авансом» исключили из партии, а потом уволили из института. Дело было закрыто за отсутствием состава преступления, но для отмены партийного взыскания пришлось за несколько лет дойти с апелляцией до уровня даже не ЦК, а съезда КПСС в 1976-м. Лишь тогда одному из создателей советского «Лунохода» вновь дали возможность работать по специальности.