Od późnych lat pięćdziesiątych do około połowy lat siedemdziesiątych ZSRR realizował program badania Księżyca za pomocą automatycznych stacji międzyplanetarnych. W ramach jednego z etapów tego wieloletniego programu zdalnie sterowane mobilne sondy badawcze serii E-8 pracowały na powierzchni satelity Ziemi przez kilka miesięcy w latach 1970-71, a także w 1973 roku. Cały świat zna je jako sowieckie łaziki księżycowe.
Etapy programu księżycowego ZSRR
Urządzenia używane do badania Księżyca i otaczającej go przestrzeni są zwykle podzielone na trzy generacje. Automatyczne stacje należące do pierwszej generacji miały za zadanie doprowadzenie sondy do satelity Ziemi, a także okrążenie go i sfotografowanie odwrotnej strony z transmisją obrazów na Ziemię. Urządzenia drugiej generacji zostały zaprojektowane do miękkiego lądowania, a dodatkowo do wystrzelenia sztucznego satelity na orbitę księżycową, fotografowania powierzchni Księżyca z jego planszy i ćwiczeniasystemy komunikacji z Ziemią.
Trzecia generacja stacji (seria E-8) została stworzona w celu głębszego zbadania naszego najbliższego kosmicznego sąsiada. W jego ramach zaprojektowano urządzenia mobilne sterowane z Ziemi - łaziki księżycowe, a także ciężkiego satelitę księżycowego E-8 LS oraz stacje E-8-5 z pojazdem powrotnym przeznaczonym do dostarczania gleby z satelity Ziemi.
Seria stacji międzyplanetarnych E-8
Od 1960 roku OKB-1 (obecnie Energia Corporation) rozważa stworzenie samobieżnego pojazdu księżycowego. W 1965 roku prace nad projektowaniem stacji międzyplanetarnych powierzono biuru projektowemu Zakładu Budowy Maszyn (od 1971 - NPO) im. Ławoczkina, kierowanego przez G. N. Babakina, który w 1967 r. przygotował dokumentację dotyczącą własnej wersji urządzenia. W szczególności całkowicie zmieniono konstrukcję podwozia. Zamiast przewidywanych wcześniej gąsienic projektanci wyposażyli radzieckie łaziki księżycowe w osiem kół napędowych o szerokości 200 mm i średnicy 510 mm każde.
Stacja serii E-8 składała się z dwóch modułów: podestu rakiety do lądowania KT i właściwie łazika księżycowego 8EL. Dostawa na Księżyc miała być przeprowadzona przez rakietę Proton-K wyposażoną w górny stopień D.
Konstrukcja i wyposażenie sondy ruchomej
Ładzik jest zamkniętym pojemnikiem. Jest to komora przyrządów zamontowana na samobieżnym podwoziu kołowym. Pokrywa kontenera wyposażona jest w ogniwa słoneczne o mocy 180 W do ładowania akumulatora buforowego. PodwoziePosiada zestaw czujników, za pomocą których oceniano właściwości gruntu, przepuszczalność i rejestrowano przebyty dystans. Temu celowi służyło również obniżone dziewiąte koło, toczące się swobodnie i nie doznające poślizgu.
Treści instrumentalne obejmowały sprzęt radiokompleksowy, jednostki automatyki zdalnego sterowania, systemy zasilania i termoregulacji, systemy telewizyjne i instrumenty naukowe: spektrometr, teleskop rentgenowski, sprzęt radiometryczny.
Radzieckie łaziki księżycowe były wyposażone w dwie kamery nawigacyjne z przodu kadłuba i cztery panoramiczne teleobiektywy.
Główne zadania urządzenia
Urządzenia serii E-8 zostały zaprojektowane do rozwiązywania takich problemów aplikacyjnych jak:
- opracowanie zdalnego sterowania sondą mobilną;
- badanie powierzchni Księżyca pod kątem jej przydatności do poruszania się pojazdami automatycznymi;
- testowanie i rozwój podstawowego systemu transportowego na Księżyc;
- badanie sytuacji radiacyjnej na drodze do satelity Ziemi i na jego powierzchni;
- w przyszłości - przegląd obszarów głównych i rezerwowych do lądowania załogowego statku kosmicznego oraz wsparcie wyprawy na niektórych etapach, w szczególności podczas lądowania lub w sytuacji awaryjnej na Księżycu.
Czy sowiecki łazik księżycowy nadawał się jako pojazd dla astronauty? W ramach programu wyprawy załogowej planowano stworzenie takiej maszyny. Jednak ze względu na zamknięcie projektunie został zaimplementowany.
Lunokhods zrealizował program naukowy mający na celu zbadanie składu chemicznego i właściwości fizycznych gleby, a także rozmieszczenie i natężenie promieniowania rentgenowskiego z różnych źródeł kosmicznych. Aby zlokalizować laser z Ziemi, na pokładzie pojazdów zainstalowano reflektor narożny stworzony we Francji.
Sterowanie maszyną
System zapewniający kontrolę nad księżycowymi łazikami zawierał następujące elementy:
- kompleks wyposażenia na pokładzie samego urządzenia;
- kompleks naziemny NIP-10, położony na Krymie, we wsi Szkołnoje, gdzie znajdował się sprzęt łączności kosmicznej i centrum kontroli jednostek z panelami sterowania dla członków załogi i pomieszczeniem do operacyjnego przetwarzania telemetrycznego.
W tym samym miejscu, w pobliżu Symferopola, zbudowano lunodrom - poligon do szkolenia załóg, zorganizowany z uwzględnieniem danych otrzymanych z Luny-9 i Luna-13.
Powstały dwie załogi, każda po pięć osób: dowódca, nawigator, kierowca, inżynier pokładowy i operator wysoce kierunkowej anteny. Jedenasty członek grupy kontrolnej był zastępczym kierowcą i operatorem.
Żaden sowiecki łazik księżycowy nigdy nie był po drugiej stronie Księżyca z powodu trudności związanych z organizacją komunikacji i kontroli. Również lądowanie statków załogowych zaplanowano tylko na widocznej stronie.
Lunokhod-0
W sumie zbudowano cztery samobieżne pojazdy księżycowe. Pierwszy z nich nie osiągnął celu, bo w dniu premiery 19 lutegoW 1969 r. miała miejsce katastrofa rakiety nośnej, która zakończyła się eksplozją po 53 sekundach lotu.
Urządzenie zgubione w wypadku otrzymało nazwę kodową „Lunokhod-0”.
Lunokhod-1
Następna sonda tego typu została wystrzelona w ramach stacji Luna-17 10 listopada 1970 roku. 17 listopada wylądowała w zachodnim rejonie Morza Deszczowego. Pierwszy sowiecki łazik księżycowy rozpoczął pracę na Księżycu po opuszczeniu platformy lądowania stacji.
Waga maszyny wynosiła 756 kg, wymiary 4,42 m długości (z otwartym panelem słonecznym), 2,15 m szerokości i 1,92 m wysokości. Podczas ruchu pozostawił ślad o szerokości 1,60 m. Poruszanie się po powierzchni satelity odbywało się przez 11 dni księżycowych. Wraz z nadejściem księżycowej nocy pokrywa obudowy została zamknięta, a urządzenie czekało na nadejście dnia w stanie stacjonarnym.
Kilka słów o tym, co pierwszy sowiecki łazik księżycowy odkrył na Księżycu i jakie wyniki osiągnął. Pracował trzy razy dłużej niż planowano – do 14 września 1971 r. zbadał obszar 80 tys. m 2i przeszedł łącznie 10,54 km. Na Ziemię przesłano ponad 20 tysięcy obrazów telewizyjnych i ponad 200 panoram Księżyca. Badania fizyko-mechaniczne gruntu przeprowadzono ponad 500 razy, a jego skład chemiczny zbadano w 25 punktach. Lokalizacja lasera za pomocą reflektora narożnego, wykonana przez sowieckich i francuskich naukowców, umożliwiła określenie odległości do satelity Ziemi z dokładnością do 3 metrów.
Lunokhod-2
Uruchomienie kolejnej stacji z serii E-8(„Luna-21”) miało miejsce 8 stycznia 1973 roku. Statek wylądował bezpiecznie na Morzu Przejrzystości 16 stycznia. Nie było zasadniczych różnic w stosunku do poprzedniej sondy Lunokhod-2, ale w jej konstrukcji wprowadzono pewne ulepszenia, biorąc pod uwagę życzenia kierowców-operatorów.
W szczególności zainstalowano na nim trzecią kamerę nawigacyjną na wysokości ludzkiego wzrostu, co znacznie ułatwiło sterowanie maszyną. Pewne zmiany wpłynęły również na skład instrumentu, a masa urządzenia wynosiła już 836 kg.
Zdjęcia z radzieckiego łazika księżycowego numer dwa odebrano już w ilości ponad 80 tys. Ponadto wyemitował 86 panoram telewizyjnych. W warunkach dość trudnego terenu samobieżna sonda funkcjonowała przez 5 dni księżycowych (4 miesiące), pokonała 39,1 km, szczegółowo zbadała glebę i wychodnie skalne Księżyca. Tym razem odległość do naszego naturalnego satelity została już określona z dokładnością do 40 cm.
W kwestii znalezienia księżycowych łazików
W 2010 roku na zdjęciach wykonanych przez amerykańską sondę Lunar Orbital Probe LRO odkryto zarówno pierwszy, jak i drugi sowiecki łazik księżycowy. W związku z tymi wydarzeniami rozpowszechniano informacje o rzekomo „zagubionych” przez sowieckich naukowców, a teraz „odnalezionych” urządzeniach. Specjaliści, którzy pracowali w programie księżycowym ZSRR podkreślają, że pojazdy nigdy nie zaginęły. Ich współrzędne znane były z ówczesną dokładnością. Lunokhod 1 został sfotografowany przez załogę Apollo 15 z niskiej orbity, a miejsce lądowania Luna 21 sfotografowali astronauci Apollo 17, ponadtote obrazy zostały wykorzystane do nawigacji drugiego pojazdu.
Jeśli chodzi o zdjęcia wykonane przez stację LRO, ze względu na ich wysoką rozdzielczość (0,5 metra na piksel), odegrały one znaczącą rolę w wyjaśnieniu współrzędnych miejsc, w których radzieckie łaziki księżycowe pozostały na zawsze, przerywając ich pracę. To wyjaśnienie jest również ważne, ponieważ w 2005 roku, w związku z utworzeniem nowej zunifikowanej sieci selenodetycznej, zaktualizowano współrzędne wiązania szczegółów powierzchni satelity Ziemi.
Lunokhod-3
W 1977 roku następna samobieżna sonda miała polecieć na Księżyc. Zawierał istotne ulepszenia systemu nawigacji. Jednak trzeci sowiecki łazik księżycowy, zaprojektowany w 1975 roku, w pełni wyposażony i przetestowany, nigdy nie poleciał na Księżyc. W wyścigu księżycowym, podobnie jak w innych programach kosmicznych, początkowy priorytet nadano motywom politycznym i ekonomicznym, a nie czysto naukowym. Nawiasem mówiąc, prawdziwy rozwój naukowy i technologiczny jest na ogół nierozerwalnie związany z gospodarką.
Po 1972 roku Stany Zjednoczone skutecznie zamknęły swój program. Ostatnia stacja radziecka, Łuna-24, odwiedziła satelitę Ziemi w 1976 roku, dostarczając z niego próbki gleby. Co się stało z ostatnią maszyną? „Lunokhod-3” znalazł się wśród eksponatów Muzeum NPO. Ławoczkina, gdzie pozostaje do dziś.
Rola łazików księżycowych w rozwoju astronautyki
Zaprojektowane przez radzieckich naukowców i inżynierów, pierwsze mobilne sondy sterowane z Ziemi stanowiły ogromny wkład w technologiętworzenie automatycznych stacji międzyplanetarnych. Zademonstrowali ogromny potencjał i perspektywy łazików planetarnych w eksploracji, a być może w przyszłości w eksploracji innych planet.
Radzieckie łaziki księżycowe udowodniły przydatność takich maszyn do długotrwałej eksploatacji, zdolność do wszechstronnego badania dość dużych obszarów, w przeciwieństwie do pojazdów stacjonarnych. Teraz sondy samobieżne są z pewnością niezbędnym narzędziem dla planetologii. Należy pamiętać, że „ciągniki księżycowe” to przodkowie dzisiejszych jednostek high-tech wyposażonych w komputery pokładowe i nowoczesny sprzęt automatyczny, a także maszyn, które nie pozostawiły jeszcze śladów na powierzchni innych planet.
