Назначение

Космический аппарат "Луна-19" был предназначен для исследования Луны и межпланетного пространства с орбиты искусственного спутника Луны.

Космический аппарат

Автоматическая станция "Луна-19" была создана на базе автоматической станции Луна-17. При этом для снижения затрат при ее разработке были максимально использованы конструктивные узлы и агрегаты лунохода и посадочной ступени. С корректирующе-тормозного модуля (КТ) были сняты трапы для съезда лунохода и доплеровская аппаратура. Навесные отсеки были сделаны неотделяемыми. Радиовысотомер больших высот "Вега" был исключен из контура управления, однако он был использован для проведения измерений высотного профиля лунной поверхности - альтиметрирования. В качестве приборного отсека был использован корпус лунохода без шасси и радиоизотопного генератора. Вследствие изменения условий освещенности на орбите по сравнению с поверхностью Луны радиатор-охладитель был перемещен с верхнего дна приборного отсека на боковую поверхность. На освободившую поверхность были установлены дополнительные фотоэлементы солнечной батареи, в результате чего максимальная мощность солнечной батареи вместе с основной поворотной панелью составила 240 Ватт. Она же служила радиатором-нагревателем. Для получения изображений лунной поверхности на борту аппарата были установлены две оптико-механические телевизионные камеры, аналогичные телекамерам, установленным на луноходах и посадочных платформах КТ, но доработанные для условий полета по орбите. В результате доработки сканирование осуществлялось только в одной плоскости, перпендикулярной направлению движения КА (строчная развертка). Развертка в другой плоскости осуществлялась за счет движения самого аппарата (кадровая развертка). Скорость сканирования составляла 4 строки в секунду, а угол зрения по строке был увеличен до 185°. Общая масса лунного спутника "Луна-19" после выхода на селеноцентрическую орбиту составила 4100 кг вместе с модулем КТ, причем весь полет по орбите совершался вместе с этой ступенью. Программой полета предусматривался выход аппарата на круговую селеноцентрическую орбиту высотой 140 км. В результате коррекции формируется орбита с высотой периселения 16 км. С этой орбиты проводятся съемка и альтиметрирование лунной поверхности. После завершения этих экспериментов аппарат переводится на круговую селеноцентрическую орбиту высотой ~100 км для продолжения научных исследований, включая изучение гравитационного поля Луны.

Состав научной аппаратуры

• - патрульный дозиметр РВ-2НЛС для контроля радиационной обстановки, а также для изучения различных характеристик солнечных и галактических космических лучей малых энергий;
  - автоматическая радиометрическая лаборатория АРЛ для определения интенсивности и спектрального состава гамма-излучения лунных пород;
  - магнитометр СГ-59М для изучения магнитного поля Луны с датчиками, установленными на штанге длиной около двух метров;
  - аппаратура СИМ-РМЧ для определения плотности метеорного вещества в космическом пространстве.



 
•  

Выполнение программы полета

Автоматическая станция "Луна-19" была запущена с космодрома Байконур 28 сентября 1971 года с помощью четырехступенчатой ракеты-носителя "Протон-К". На трассе перелета к Луне 29 сентября и 1 октября были проведены коррекции траектории. В результате торможения с помощью КТДУ 3 октября 1971 года автоматическая станция "Луна-19" вышла на орбиту искусственного спутника Луны, близкую к расчетной: высота в апоселении 141,2 км, высота в периселении 133,9 км, наклонение орбиты 40,5°, период орбиты 2 часа 1 минута 28 секунд. 6 октября 1971 года была проведена коррекция с целью понижения перицентра орбиты до 16 км. Коррекция проводилась над невидимой стороной Луны. Из-за отказа системы управления - не проходили управляющие сигналы с датчиков команд (углов) гиростабилизированной платформы в автомат стабилизации - аппарат не развернулся в заданное для проведения коррекции положение. В результате включения двигателя сформировалась нерасчетная орбита с высотой периселения 126 км. Как следствие нештатной ситуации картографирование и альтиметрирование лунной поверхности были отменены, а программа работы на лунной орбите скорректирована. Съемка отдельных районов лунной поверхности осуществлялась в режиме закрутки, что приводило к смазу изображений. Всего было проведено 12 сеансов съемки и получен 41 снимок лунной поверхности. Для изучения гравитационного поля Луны было проведено 23 цикла гравитационных измерений, при этом длительность цикла составляла от 4 до 14 суток. За исключением отказавшего гамма-спектрометра АРЛ остальными приборами было получено много научной информации. Измененная программа работы на окололунной орбите была выполнена полностью. Для предотвращения быстрого понижения перицентра, которое могло привести к падению аппарата на Луну, 26 и 28 сентября 1971 года было проведено два кратковременных (по 8 секунд) включения КТДУ. При этом аппарат находился в солнечной ориентации. Параметры орбиты стали иметь следующие значения: максимальная высота - 385 км, минимальная высота - 77 км, наклонение - 40° 41', период обращения - 2 часа 11 минут. В конце срока активного существования (21 октября 1972 года), длившегося 13 месяцев вместо трех запланированных, было проведено еще два пробных включения двигательной установки, которые показали ее работоспособность. Станция "Луна-19" проработала 13 месяцев вместо запланированных трех. Связь со станцией прекратилась 1 ноября 1972 года.

Результаты полета

В ходе полета станции "Луна-19" по орбите искусственного спутника Луны были проведены следующие наблюдения и измерения:

• - получен временной ход интенсивности протонов солнечных космических лучей с энергиями от 1 до 40 МэВ и протонов галактических космических лучей с энергией более 30 МэВ;
  - установлено, что станция большую часть времени (~ 75%) проходила в период высокой активности Солнца. Получены усредненные за большую часть периода работы КА количественные данные о потоках протонов солнечных космических лучей в диапазоне энергий от I до 40 МэВ;
  - получена значительная научная информация о квазистационарных и нестационарных проявлениях солнечной активности в космических лучах:
  • - зарегистрирована длительная модуляция интенсивности космических протонов галактических лучей с энергией более 30 кэВ и периодом, близким к периоду солнечного оборота (~ 27 суток);
    - зарегистрировано 14 больших вспышечных возрастаний интенсивности солнечных протонов с энергией более I МэВ;
    - зарегистрировано 13 понижений галактических космических протонов с энергией более 30 МэВ.
  - получено 46 магнитограмм магнитного поля Луны, которые частично согласуются с проведенными ранее измерениями на КА "Луна-10" и "Эксплорер-35". Были получены новые данные о полях на меньших высотах и на теневой стороне Луны;
  - установлено, что пространственная плотность метеорных частиц, в окрестности Луны не превышала плотности его в межпланетном пространстве на расстоянии 0,8 - 1,2 а.с. от Солнца.

Выполнение программы полета

Автоматическая станция "Луна-21" была запущена с космодрома Байконур 8 января 1973 года с помощью четырехступенчатой ракеты-носителя "Протон-К". На трассе перелета к Луне 9 января были проведена коррекция траектории. В результате торможения (время работы двигателя - 236 секунд) 12 января станция "Луна-21" вышла на орбиту искусственного спутника Луны с высотой в перицентре 90 км, в апоцентре 110 км, наклонением 62° и периодом 1 час 18 минут 50 секунд.

С целью формирования условий для схода с орбиты 13 и 14 января были проведены коррекции окололунной орбиты, в результате чего перицентр орбиты был снижен до 16 км.

В заданное время корректирующе-тормозная двигательная установка (КТДУ) была включена на торможение, и 16 января 1973 года в 01 час 35 минут автоматическая станция "Луна-21" совершила посадку на восточной окраине Моря Ясности, внутри кратера Лемонье с координатами точки посадки 26°03' с.ш. и 30°22' в.д. Посадка станции произошла всего лишь в 3 метрах от края кратера диаметром около 40 метров, расположенного внутри кратера Лемонье. Как и на "Луне-17" выключение двигателя произошло не по сигналу с гамма-высотомера "Квант-2", а по касанию лунной поверхности одной из опор посадочной платформы.

После осмотра местности по телеизображению с Земли была выдана команда, и в 4 часа 14 минут "Луноход-2" съехал с посадочной ступени КТ на поверхность Луны и приступил к выполнению программы научно-технических исследований и экспериментов.

В связи с выходом из строя навигационной системы лунохода при посадке экипажу лунохода пришлось ориентироваться по окружающей обстановке и Солнцу. При этом положение корпуса определялось косвенным путем по нагрузке на колеса.

Благодаря опыту, приобретенному при управлении первым луноходом, средняя скорость движения "Лунохода-2" значительно превышала среднюю скорость предшественника: 340 метров в час против 140 метров, а пройденное расстояние за лунный день доходило до 16,5 км.

На второй лунный день, 12 февраля 1973 года луноход достиг ближайшего выступа береговой линии Залива Лемонье (холмы Встречные). Далее он исследовал предгорья гор Тавр, обследовал крупный кратер диаметром 2 км. 14 марта луноход вернулся в морскую зону и направился к разлому Борозде Прямой (длина 16 км, ширина 300 метров, глубина 40-80 метров). 11 апреля он подходил до расстояния 50 метров от края разлома. 13-18 апреля луноход обогнул разлом с юга и вышел на его восточную границу.

В третий лунный день (с 10 марта по 23 марта) "Луноход-2" проводил исследования в южной части кратера Лемонье. Трасса, по которой аппарат при этом двигался, начиналась на материке, пересекала предматериковый холмистый район, проходила вдоль южного побережья кратера и закончилась в 2,5 км от крупного тектонического разлома, находящегося в восточной части кратера Лемонье.

Четвертый лунный день (10 апреля - 22 апреля) работы самоходного аппарата был целиком посвящен изучению тектонического разлома, названного Бороздой Прямой. Протяженность борозды 15-16 км. Приблизившись в начале лунного дня к разлому, луноход перемещался на юг вдоль его "западного берега", а затем вышел на восточный склон и двинулся по нему в северном направлении. Глубина разлома в различных участках района исследований колебалась от 40 до 80 м. Общее расстояние, пройденное аппаратом за 4 лунных дня, составило 36 км 200 м. При движении аппарата по поверхности Луны проводились исследования физико-химических и магнитных свойств лунного грунта, было получено 93 панорамы, из них 18 стереопанорам при перемещении лунохода на 30-100 см. Проводились также сеансы лазерной локации с помощью французского уголкового отражателя и фотоприемника лазерного сигнала.

На пятый лунный день, 9 мая 1973 года луноход, пытаясь выбраться из кратера, "зачерпнул" тарелкой солнечной батареи пыль со стенки кратера. Этого бы не произошло, если бы одна из телекамер располагалась сзади. В результате пыль налипла и на солнечную батарею, и на радиатор-охладитель. За счет запыления солнечной батареи упал зарядный ток, а из-за того, что пыль попала на радиатор, нарушился тепловой режим: за сутки температура в отсеке выросла до +47°С. В последний раз телеметрическая информация была принята с "Лунохода-2" 10 мая 1973 года.

Программа полета автоматической станции "Луна-21" и самоходного аппарата "Луноход-2" были успешно выполнены.

Результаты полета

В ходе выполнения программы работы "Луноход-2" прошел расстояние 37 км, то есть в 3,5 раза большее, чем путь, пройденный первым самоходным аппаратом "Луноход-1". За это время на Землю было передано 93 телефотометрических панорамы и около 89 тысяч снимков малокадрового телевидения. В ходе съемки получены стереоскопические изображения наиболее интересных особенностей рельефа, позволяющие провести детальное изучение их строения.

На основе съемки лунного ландшафта, в которую входило получение телевизионных панорам и снимков, а также данных о длине пройденного пути и положения аппарата на лунной поверхности, проводились геолого-морфологические и топографические исследований местности.

С помощью прибора "РИФМА-М" проводились измерения химического состава лунного грунта, с помощью которого были зафиксированы изменения химического состава поверхности, связанные главным образом с различиями горных пород в "морских" и "материковых" районах.

В результате магнитных измерений, проводимых непрерывно во время движения и на стоянках с помощью магнитометра СГ-70А, была зафиксирована неоднородность магнитного поля на поверхности Луны, что свидетельствует о процессах индукции токов в Луне под действием меняющихся межпланетных полей.

Регулярные лазерно-локационные измерения расстояний до отражателя "Лунохода-2", которые проводились на телескопе Крымской астрофизической обсерватории в течение нескольких месяцев, дали статистическую точность определения расстояния между источником импульсов и установленным на Луне отражателем +40 см.

В периоды лунных дней с борта самоходного аппарата выполнялись непрерывные измерения интенсивности корпускулярного излучения солнечного и галактического происхождения. При этом радиационная обстановка в районе Луны была спокойной.

Астрономический эксперимент, выполненный на "Луноходе-2" с помощью астрофотометра для определения светимости лунного неба в видимой и ультрафиолетовой областях спектра, показал, что светимость лунного неба значительно выше, чем предполагали ученые. Такой результат свидетельствовал о том, что Луна окружена слоем пылевых частиц, сильно рассеивающих солнечный свет и отраженный свет Земли.

Станцией "Луна-21" и "Луноходом-2" были установлены рекорды, зарегистрированные и подтвержденные дипломами FAI:

• - мировой рекорд общего расстояния, пройденного самодвижущимся аппаратом класса "С" на поверхности Луны;
  - мировой рекорд максимальной массы автоматического самодвижущегося аппарата на поверхности Луны.

Назначение

Космический аппарат "Луна-22" был предназначен для исследования Луны и межпланетного пространства с орбиты искусственного спутника Луны.

Космический аппарат

Автоматическая станция "Луна-22" по поставленным задачам, конструкции и составу бортовой аппаратуры практически повторяет станцию "Луна-19".

Несколько изменился состав комплекса научной аппаратуры. Кроме научных экспериментов на станции "Луна-22" проводились инженерно-технические эксперименты:

• - восемь однотипных пар трения с использованием материалов из сплавов АМГ6 и Д16Т с различными видами твердых смазочных покрытий;
  - 12 типов покрытий с различными отражающими свойствами.

Для получения изображений отдельных районов лунной поверхности на борту аппарата были установлены две оптико-механические телевизионные камеры. Общая масса лунного спутника "Луна-22" после выхода на селеноцентрическую орбиту составила 4100 кг вместе с модулем КТ, причем весь полет по орбите совершался вместе с этой ступенью.

Состав научной аппаратуры

• - патрульный дозиметр РВ-2Н-1 с автономным записывающим устройством для контроля радиационной обстановки, а также для изучения различных характеристик солнечных и галактических космических лучей малых энергий;
  - автоматическая радиометрическая лаборатория АРЛ-М для определения интенсивности и спектрального состава гамма-излучения лунных пород;
  - магнитометр СГ-70 для изучения магнитного поля Луны с датчиками, установленными на немагнитной штанге длиной около двух метров;
  - аппаратура СИМ-РМЧ для определения плотности метеорного вещества в космическом пространстве;
  - прибор АКР-1 для регистрации низкочастотного космического радиоизлучения в диапазоне частот 50 кГц - 1 МГц.

Выполнение программы полета

Автоматическая станция "Луна-22" была запущена с космодрома Байконур 29 мая 1974 года с помощью четырехступенчатой ракеты-носителя "Протон-К". На трассе перелета к Луне 30 мая была проведена коррекция траектории.

В результате торможения с помощью КТДУ 2 мая 1974 года автоматическая станция "Луна-22" вышла на орбиту искусственного спутника Луны, близкую к расчетной. С целью проведения детальной телевизионной съемки выбранных районов лунной поверхности 9 июня 1974 года была осуществлена коррекция траектории, в результате чего станция перешла на эллиптическую орбиту с максимальной высотой над поверхностью Луны (в апоцентре) - 244 км и минимальной высотой (в перицентре) - 25 км.

Было проведено четыре сеанса картографирования поверхности Луны. Запланированный пятый сеанс был отменен в связи со значительным понижением перицентра орбиты (с 24,5 км 9.06.1974 г. до 15,4 км 12.06.1974 г.). Полученные телевизионные панорамы отличаются высоким разрешением и хорошим качеством. Одновременно со съемкой с помощью высотомера проводилось подробное изучение характера рельефа исследуемых участков с помощью радиовысотомера "Вега" и определялся химический состав лунных пород по их гамма-излучению.

13 июня 1974 года была проведена коррекция для повышения орбиты, в результате чего высота апоселения выросла до 299 км, а периселения до 181 км. Период орбиты 2 часа 11 минут 34 секунды.

На втором этапе полета по селеноцентрической орбите проводились гравитационные, научные и инженерно-технические исследования.

Для уточнения модели гравитационного поля Луны 11 ноября 1974 года станция "Луна-22" была переведена на орбиту с параметрами: максимальная высота над поверхностью Луны - 1437 км, минимальная высота - 171 км, наклонение к плоскости лунного экватора - 19° 33', период обращения - 3 часа 12 минут.

Общее время активного существования станции "Луна-22" составило 18 месяцев, что в 6 раз превысило запланированное программой полета. Программа полета станции "Луна-22" была выполнена полностью.

Результаты полета

В ходе полета станции "Луна-22" по орбите искусственного спутника Луны были проведены следующие наблюдения и измерения:

• - получены данные о потоках космических лучей с временным разрешением ~20 минут;
  - обнаружены на высотах 17-20 км локальные магнитные поля величиной в ~100γ и протяженностью от нескольких километров до 50 - 60 км;
  - получено большое количество рентгеновских и гамма-спектров по одному или нескольким общим признакам: координаты КА над лунной поверхностью, положение его относительно Солнца, уровень активности Солнца;
  - получены данные о рентгеновском излучении Солнца;
  - получены флюоресцентные спектры лунной поверхности и спектры на трассе перелета Земля-Луна;
  - при помощи прибора AKP-I было исследовано спорадическое излучение Солнца и Юпитера. Было отмечено повышение активности Юпитера после солнечных протонных вспышек;
  - проведено двухчастотное радиопросвечивание окололунного пространства. Получены высотные профили распределения электронной концентрации в окололунном пространстве.